数控机床圆轨迹插补误差检测仪的研究

摘要

随着现代制造业的不断发展，精密和超精密加工技术的重要性日益凸显。数控机床作为制造业的重要装备，也面临了新时代的机遇和挑战。提高数控机床的精度是提高数控机床产品质量、增强市场竞争力的关键所在。数控机床的误差问题成为了其发展的关键。测量技术则是改善与补偿机器误差的重要前提。圆轨迹测量是数控机床测量技术中重要的一个方法。通过测量机床的圆轨迹获取机床的精度信息，确定机床的误差源，可以为改进机床设计和机床的误差补偿提供依据。 根据圆轨迹测量原理，本文研制了一种数控机床圆轨迹插补误差检测仪——圆测仪，完成了机械结构设计制造、数据采集系统开发、主机端应用程序编制等一系列工作。 系统地阐述了数控机床误差及其测量方法，对现有的数控机床误差综合测量方法设备进行归纳总结，并分析各种方法的优缺点。 在分析圆轨迹测量的原理的基础上，设计制造了圆测仪的机械部分结构。采用特定定位方法把基座安放在机床工作台上，解决了杆身和测量平面不平行的问题，分析了圆测仪在制造装配和使用过程中产生的误差，设计校准标定环节，补偿圆轨迹径向误差，保证了测量精度。 基于USB通信协议，开发了圆测仪数据采集系统。概述了通用串行总线技术，以微芯公司最新系列单片机PIC18F4550为核心，设计了USB通信电路板，实现了USB通信。 编写了PC端数据采集应用程序。规划了应用程序框架，基于多媒体定时器技术，通过显示链接动态链接库文件，实现了误差数据的实时读取与保存，采用windowsGDI接口技术，实现了测量轨迹轮廓图的动态显示。 通过实验，验证了圆测仪达到了设计精度，满足测量要求。

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声明

1 绪论

1.1数控机床误差及其测量方法

1.2数控机床的圆测法

1.3圆测法的主要测量手段

1.4球杆仪的发展现状

1.5本文的主要内容

2圆测仪机械结构设计

2.1圆测仪工作原理

2.2总体设计

2.3机械结构设计

2.4结构误差分析

3基于USB总线协议的数据采集系统

3.1通用串行总线

3.2核心部件选择

3.3电路设计

3.4固件编程

4 PC端程序设计

4.1驱动程序

4.2接口通信程序

4.3功能实现

5实验验证

5.1精度检验

5.2机床补偿结果

结论

参考文献

附录A机械结构装配图

附录B中心球座定位过程说明

附录C数据采集系统电路图

附录D圆测仪照片

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢