多轴数控机床热误差与几何误差建模及补偿技术的研究

摘要

该文结合现代制造领域的现实水平和发展要求,以进一步提高现代制造业的基础设计—数控机床的加工精度为目标,对多轴数控机床综合、动态误差建模和补偿技术进行了深入研究.在分析、总结国内外误差补偿技术发展现状之后,根据其中存在的问题,该文运用MBS误差分析理论及建模方法,从两个角度对多轴数控机床加工系统的精度补偿问题进行了深入的分析和研究.首先,针对五轴加工中心,建立了基于MBS误差分析理论的几何误差模型,其次,针对加工系统中的几何误差和热误差,建立了三轴加工中心几何误差和热误差的综合、动态误差模型.以上这两项研究工作,为形成通用的多轴数控机床综合、动态误差建模技术打下了基础,其研究成果可进一步推广应用在四轴、五轴数控机床的几何及热误差补偿中.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题的提出和意义

1.2国内外数控机床误差补偿技术研究的发展动态

1.2.1数控机床几何误差补偿技术的发展动态

1.2.2数控机床热误差研究的发展动态

1.3本论文主要研究内容

第二章MBS误差分析及建模理论研究

2.1引言

2.2多体系统的描述方法

2.2.1多体系统的拓扑结构

2.2.2拓扑结构的低序体阵列描述法

2.2.3相邻体间的坐标变换矩阵

2.2.4描述任意体上给定点的理想位置

2.3 MBS误差分析理论及建模

2.3.1 MBS误差分析理论

2.3.2几何误差分析及建模

2.3.3综合、动态误差分析及建模

2.3.4数控机床综合误差分析及建模研究

2.4小结

第三章五轴加工中心几何误差建模及参数辨识研究

3.1引言

3.2五轴加工中心几何误差建模

3.2.1五轴加工中心拓扑结构的描述

3.2.2设立坐标系

3.2.3相邻体间坐标变换矩阵

3.2.4 轴加工中心几何误差模型的建立

3.3加工中心几何误差参数辨识

3.3.1三轴加工中心21项几何误差参数的辨识

3.3.2回转轴六项几何误差参数的辨识

3.3.3五轴加工中心几何误差模型参数的辨识

3.4五轴加工中心几何误差模型的仿真

3.4.1仿真样件设计

3.4.2生成加工程序和刀具轨迹

3.4.3计算样件的加工误差

3.4.4五轴加工中心几何误差模型的仿真

3.5小结

第四章加工中心热误差建模研究

4.1引言

4.2基于MBS的加工中心热误差建模

4.2.1加工中心拓扑结构的描述

4.2.2设立坐标系

4.2.3相邻体间坐标变换矩阵

4.2.4加工中心热误差模型的建立

4.3小结

第五章热误差参数辨识研究

5.1引言

5.2热误差测量与建模研究

5.2.1热误差测量方法研究

5.2.2温度传感器布置方法研究

5.3立式加工中心热误差参数辨识研究

5.3.1立式加工中心的结构特点和热源分析

5.3.2 MAKINO立式加工中心上的热特性实验研究

5.3.3δ56px，δ6py，δ6px，ε6px，ε6py，ε6pz六项位置误差参数的辨识

5.4小结

第六章加工中心热误差模型参数辨识实验研究

6.1引言

6.2加工中心几何误差参数辨识实验研究

6.2.1加工中心的基本结构参数

6.2.2测量系统及测量内容

6.2.3实测误差曲线

6.2.4 21项几何误差参数的辨识结果

6.3热误差参数辨识实验研究

6.3.1主轴热变形的测量

6.3.2机床温度的拾取

6.3.3热误差参数的辨识结果

6.4小结

第七章加工中心热误差补偿实验

7.1引言

7.2补偿方案和实验样件的设计

7.2.1补偿方案设计

7.2.2实验样件设计

7.3实验程序设计

7.3.1误差补偿程序设计

7.3.2 NC加工程序编制

7.4补偿加工过程

7.5实验结果

7.6 小结

第八章全文总结及展望

参考文献

作者在博士研究生期间发表的学术论文

致谢

附录一