基于热误差补偿的加工中心在线检测软件的开发

摘要

该文结合先进制造技术(AMT),针对CIMS中计算机辅助质量监控(CAQC)技术的关键问题—加工中心在线检测及其误差补偿技术进行了深入研究.以多体系统理论为基础,以提高加工中心在线检测精度为目的,对加工中心在线检测技术中的热误差建模、参数辩识、误差补偿、数据处理技术及检测软件的开发进行了深入研究.在Windows 2000平台上运用Visual Basic 6.0和Access数据库开发了基于热误差补偿的加工中心在线检测软件,利用软件修正测量数据的方法来提高测量精度.该文的主要工作概括为如下几个方面:一、针对三轴立式加工中心在线检测系统,工作原理及主要误差来源进行了分析,重点分析了测头系统误差和机床系统的几何误差、热误差;二、以多体系统理论(MBS)为基础,对三轴加工中心在线检测系统误差建模方法进行了深入研究,建立了包含测头误差、机床几何、热误差的综合误差补偿模型;三、对三轴立式加工中心在线检测系统的热特性进行细致的分析,对温度传感器布置方法进行了深入研究,提出相应的热误差参数辨识方法,在热误差参数建模过程中,利用多元线性回归和神经网络两种方法进行了参数辨识;四、开发了基于热误差补偿的加工中心在线检测软件;建立了系统设置、误差补偿和测量宏程序三个数据库;可以同时进行测头误差、机床系统的几何误差、热误差补偿,提高了检测的精度;五、在MAKINO三轴立式加工中心上,利用Renishaw MP3型测头进行具有热变形的在线检测系统实验.对标准试件的检测及补偿实验表明:进行几何误差补偿后测量精度有了较大的提高,精度平均提高了52.2％,进行热误差补偿后精度有进一步的提高,精度平均提高了80.9％,验证了该文提出的误差补偿方法的可行性和有效性.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题提出的目的和意义

1.2国内外研究动态

1.2.1加工中心热误差补偿技术研究概述

1.2.2加工中心在线检测技术研究概述

1.2.3多体系统(MBS)理论的应用

1.3该领域研究目前存在的主要问题

1.4本学位论文的主要工作

第二章加工中心在线检测系统的组成及误差分析

2.1引言

2.2加工中心在线检测系统组成、工作原理及特点

2.2.1加工中心在线检测系统组成

2.2.2加工中心在线检测工作原理及特点

2.3加工中心在线检测系统误差分析

2.3.1在线检测系统测头系统误差分析

2.3.2加工中心几何误差分析

2.3.3加工中心热误差分析

第三章基于MBS理论的加工中心在线检测系统热误差补偿模型的建立

3.1基于MBS理论误差建模的理论基础

3.1.1 MBS的描述方法

3.1.2 MBS的拓扑结构

3.1.3相邻体间的坐标变换矩阵

3.1.4描述任意体上给定点的理想位置

3.1.5 MBS误差分析理论

3.2基于MBS的加工中心热变形误差建模

3.2.1检测系统的拓扑结构及设立坐标系

3.2.2相邻体间坐标变换矩阵

3.2.3加工中心热误差模型的建立

第四章加工中心在线检测系统热误差参数辩识研究

4.1温度传感器布置方法研究

4.2立式加工中心的结构特点和热源分析

4.2.1立式加工中心的结构特点

4.2.2立式加工中心的热源分析

4.3 MAKINO立式加工中心上的热特性实验研究

4.4δ6px,δ6py,δ6pz,ε6px,ε6py,ε6pz六项位置误差参数的辨识

4.4.1测温点的布置和优化

4.4.2热变形的测定

4.4.3热误差参数的辨识

4.4.4热误差参数的辨识结果

第五章基于热误差补偿的加工中心在线检测软件的开发

5.1引言

5.2软件的设计内容和总体结构

5.3软件中的主要数据库结构

5.4软件的开发

5.4.1系统设置模块的开发

5.4.2检测宏程序库和检测程序自动生成模块的开发

5.4.3通讯模块的开发

5.4.4误差补偿模块的开发

5.5在线检测软件的误差补偿计算及数据处理

第六章实验研究

6.1实验研究的软硬件环境

6.2用户宏程序实验验证

6.3加工中心在线检测软件误差补偿实验

第七章全文总结

参考文献

作者在硕士期间发表的学术论文

致 谢

附 录