复合式镗铣加工中心综合空间误差建模与补偿的研究

摘要

现代科技飞速发展的大环境下，机械加工制造技术也在不断的提升。如何实现高精度精密加工，已经成为我国现今机械制造业的重中之重。本文参与国家“十二五”规划的863项目，研究以复杂箱体类零件为加工对象的复合式镗铣加工中心的误差建模、误差分析与误差补偿的部分。建立精密复合式镗铣加工中心的空间误差模型，对其误差进行测量、分析和补偿，并开发误差分析系统，以提高复合式镗铣加工中心的加工精度，有效的改善了终端产品的质量。文主要针对以下四个方面的内容展开研究：
　　（1）复合式镗铣加工中心总体布局的结构研究与误差分析
　　考虑军用复杂箱体类零件的结构与精度需求，结合新型数控机床的结构特点，分析影响加工精度的主要误差来源，如导轨误差，工作台滑台误差，机床主轴回转误差，铣削横梁弯曲误差以及镗削滑枕弯曲误差等，引入综合误差的定义，为建立数学模型做基础。
　　（2）复合式镗铣加工中心综合空间误差模型的建立
　　通过多体系统的建模方法，建立专用复合式镗铣加工中心的拓扑结构，以及低序体阵列，并定义每一个典型体的笛卡尔坐标系，建立特征矩阵方程，最终分别建立立式铣削空间误差模型与卧式镗铣空间误差模型。
　　（3）复合式镗铣加工中心关键部件的典型误差分析
　　根据关键部件典型误差的分析与研究，针对三类变化较稳定的误差（数控转台沿X轴运动误差，铣削滑台沿Y2轴运动误差，镗削滑台沿Y3轴运动误差）采用激光干涉仪测量，利用九线法进行数据运算得到数控机床的具体误差值。
　　（4）复合式镗铣加工中心的误差补偿与综合误差分析界面的开发。
　　通过立式铣削Z2轴横梁与卧式镗削Z3轴滑枕的误差分析，知其误差值随行程的改变而变化，单一的测量误差并预先补偿是无法提高加工精度的，因此采用有限元分析得出其误差与行程之间的函数关系。根据其行程位置实时补偿，并结合空间误差模型，开发复合式镗铣加工中心误差分析界面。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的主要内容

1.4本章小结

第2章复合式镗铣加工中心结构分析与误差识别

2.1复合式镗铣加工中心总体结构

2.2复合式镗铣加工中心的误差分析与识别

2.3本章小结

第3章复合式镗铣加工中心的综合空间误差模型的建立

3.1多体系统理论

3.2复合式镗铣加工中心的拓扑结构与低序体阵列

3.3复合式镗铣加工中心坐标系的设定与特征矩阵的建立

3.4综合空间误差模型的建立

3.5本章小结

第4章 复合式镗铣加工中心关键部件的误差测量

4.1激光干涉仪的基本原理

4.2九线辨识技术（九线法）的基本原理

4.3复合式镗铣加工中心实际测量步骤

4.4复合式镗铣加工中心的测量数据处理

4.5本章小结

第5章复合式镗铣加工中心误差分析和补偿

5.1立式铣床Z2轴横梁误差分析与补偿

5.2卧式镗床Z3轴电机主轴挠度分析与补偿

5.3复合式镗铣加工中心误差分析系统的开发

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢