基于誤差敏感方向加工測試的五軸機床旋轉(zhuǎn)軸運動誤差辨識方法研究.pdf

1、隨著五軸數(shù)控機床越來越多地被用于高精加工，如何提高其加工精度成為廣受關(guān)注的技術(shù)關(guān)鍵。運動精度是研發(fā)高精度五軸機床最基礎(chǔ)的指標，而提高機床運動精度的前提是對運動誤差進行快速、準確的辨識。本學位論文在國家重大科技專項“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”和浙江省重點科技創(chuàng)新團隊“高檔數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)”等項目的資助和支持下，對基于誤差敏感方向的五軸機床旋轉(zhuǎn)軸運動誤差加工測試辨識方法進行了研究。論文主要研究內(nèi)容和成果概述如下:
　　比較研究了

2、機床誤差直接測量法和誤差辨識法的不同原理，總結(jié)出機床誤差的非切削辨識方法和加工測試辨識方法的優(yōu)缺點，并系統(tǒng)地綜述了機床運動誤差辨識技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。針對現(xiàn)有的五軸機床旋轉(zhuǎn)軸運動誤差辨識技術(shù)中存在的計算復雜、操作耗時、成本較高、通用性不強等問題，結(jié)合機床用戶和制造廠家的實際需求，提出一種插補運動檢測和工作精度檢測相結(jié)合的研究方法，根據(jù)插補運動的數(shù)學模型設(shè)計切削實驗，進而從試件的加工誤差中快速地辨識出旋轉(zhuǎn)軸的運動誤差源。
　　通過

3、優(yōu)化機床坐標系設(shè)置，提出了一種基于機器人運動學的五軸機床運動誤差簡化建模方法，并以兩個旋轉(zhuǎn)軸疊加在一起的萬能主軸頭型和搖籃式五軸機床為例，推導了運動誤差的數(shù)學公式，所建立的數(shù)學模型表達式簡單，物理意義明確，便于分離旋轉(zhuǎn)軸單項運動誤差，為誤差辨識的實施奠定了基礎(chǔ)。
　　提出一種基于誤差敏感方向的五軸機床旋轉(zhuǎn)軸運動誤差加工測試辨識方法。該方法首先在機床轉(zhuǎn)臺運動學模型中引入誤差敏感方向矢量進行矩陣運算，建立了工件加工誤差和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸各項

4、運動誤差之間的函數(shù)關(guān)系。然后對已切削試件進行三坐標采樣測量得到加工誤差，并根據(jù)加工誤差辨識出轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)軸各項運動誤差。該方法對旋轉(zhuǎn)軸運動誤差的檢測分為兩步，即轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)軸單獨運動測試和擺動軸、回轉(zhuǎn)軸聯(lián)動測試，共包含十種加工模式。實驗結(jié)果表明，相對于現(xiàn)有文獻中的加工測試誤差辨識方法，本方法對各種轉(zhuǎn)角范圍的五軸機床通用性強，可以大幅減少計算的復雜程度，提高檢測效率，降低檢驗成本。
　　采用蒙特卡羅模擬和數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合的方法，對五軸機床運動