基于车削端面形貌的车床综合运动误差辨识方法

摘要

近年来，随着科学技术的日益发展和生活水平的显著提高，电子工业、信息产业、国防及航空航天等尖端领域对表面质量提出了越来越高的要求。由于精密加工表面包含了丰富的形貌特征，现代制造业越来越关注表面微观形貌的成因及其影响规律。本文结合国家重点基础研究发展计划项目“复杂空气分离类成套装备超大型化与低能耗化的关键科学问题”（编号:2011CB706505）课题“关键部件高强度大构件保质制造技术”和国家自然科学基金项目“基于功能-结构并行分解的公差设计理论与方法”(51275464)，开展了基于车削端面形貌的车床误差辨识方法的研究工作，旨在建立车床误差与切削工件表面形貌之间的关联关系，提出了在给定误差条件下车削端面形貌的仿真方法，探讨了基于车削端面形貌的车床误差辨识方法。
　　第一章:阐述了课题研究的背景与意义;分析了车床误差来源、机床误差建模技术以及切削表面形貌仿真方法的国内外研究现状，给出了本文研究内容和总体框架。
　　第二章:分析了典型的车床结构及误差元素，基于刚体运动学和齐次坐标变换建立了车床综合误差模型。
　　第三章:分析了车削加工表面成型原理，研究了车床误差对车削端面形貌的影响规律，建立了两者的数学映射关系。在此基础上，基于正交实验法设计了仿真实验方案，揭示了车床各项误差对车削端面形貌的影响规律，分析了影响车削端面质量的关键性误差。
　　第四章:通过车床误差对车削端面形貌影响规律的分析，提出了基于车削表面形貌的车床误差辨识方法，分析了不同类型车床误差对车削表面形貌的影响，初步实现了车床误差的辨识，最后设计仿真实验验证了其可行性。
　　第五章:开发了基于车削端面形貌的车床误差分析系统，分析了系统软件的功能模块。
　　第六章:总结了全文研究内容，并对今后的研究工作进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 机床误差研究现状

1．2．1 机床误差源的分析

1．2．2 机床误差模型研究现状

1．2．3 机床误差辨识研究现状

1．3 切削表面形貌仿真研究现状

1．4 本文研究内容

1．5 本章小结

2．车床综合运动误差建模

2．1 引言

2．2 车床结构及误差源分析

2．3 车床运动部件运动误差分析

2．3．1 齐次坐标变换基本概念

2．3．2 移动副运动误差分析

2．3．3 转动副运动误差分析

2．4 车床综合运动误差建模

2．4．1 车床刀具和工件链分析

2．4．2 车床综合误差建模

2．5 本章小结

3．车床误差对车削端面形貌影响规律研究

3．1 引言

3．2 车削端面形貌影响因素

3．3 车削端面三维形貌预测模型

3．3．1 刀具运动轨迹分析

3．3．2 车削端面成型过程

3．3．3 车削端面三维形貌仿真

3．4 车床误差对车削端面质量的影响

3．4．1 评定基准及参数

3．4．2 车床误差对车削端面粗糙度的影响

3．5 本章小结

4．基于车削端面形貌分析的车床综合运动误差辨识

4．1 引言

4．2 车削端面形貌误差分析

4．3 车削端面误差分析与提取

4．3．1 干扰信号的分析及滤除

4．3．2 主轴z向位移误差的提取与分离

4．3．3 综合角度误差的提取与分离

4．3．4 导轨直线度误差的提取与分离

4．4 基于车削端面形貌的车床误差辨识方法

4．5 实例分析

4．6 本章小结

5．基于车削端面形貌的车床综合运动误差分析系统开发

5．1 引言

5．2 系统软件开发

5．2．1 系统开发工具

5．2．2 系统软件组成

5．3 系统软件设计

5．4 本章小结

6．总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献