精密平動(dòng)軸的熱誤差分析與誤差建模.pdf

1、精密和超精密加工技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械制造中重要的組成部分和發(fā)展方向，為了滿(mǎn)足零件曲面的復(fù)雜性和表面精度，對(duì)精密機(jī)床的加工精度要求已越來(lái)越高。平動(dòng)軸作為機(jī)床的關(guān)鍵部件，它的精度直接影響加工精度。由光柵尺定位、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)提高了平動(dòng)軸的精度，但內(nèi)部熱源與環(huán)境溫度的變化會(huì)造成平動(dòng)軸熱變形，產(chǎn)生的熱誤差對(duì)平動(dòng)軸精度造成很大影響。因此有必要對(duì)其精度進(jìn)行分析，對(duì)熱誤差產(chǎn)生原因和變化規(guī)律進(jìn)行研究，并建立精度較高的數(shù)學(xué)模型，為誤差補(bǔ)償提供

2、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。本文以光柵尺定位、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的平動(dòng)軸為研究對(duì)象，主要從以下幾方面內(nèi)容進(jìn)行了研究:
　　1)對(duì)平動(dòng)軸誤差元素進(jìn)行分析，分析產(chǎn)生熱誤差的原因，利用齊次變換矩陣對(duì)誤差的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系進(jìn)行解析，建立包含三項(xiàng)熱漂移誤差的誤差傳遞矩陣，通過(guò)對(duì)熱漂移誤差的分離，建立了只包含熱漂移誤差的空間誤差模型，找到熱漂移誤差影響平動(dòng)軸精度的機(jī)理。
　　2)利用有限元方法分別對(duì)直線導(dǎo)軌和光柵尺進(jìn)行熱特性分析，通過(guò)仿真結(jié)果分析得到

3、兩者熱變形引起熱漂移誤差的大小及變化規(guī)律，并得到光柵尺對(duì)于溫度的變化極為敏感，熱變形產(chǎn)生的熱漂移誤差會(huì)極大的改變平動(dòng)軸的定位誤差。
　　3)通過(guò)檢測(cè)平動(dòng)軸不同狀態(tài)下的直線度誤差與定位誤差得到熱漂移誤差，來(lái)驗(yàn)證仿真結(jié)果。通過(guò)熱漂誤差大小的比較，得到由光柵尺熱變形引起的熱漂移誤差是熱誤差的主要部分。
　　4)結(jié)合光柵尺熱膨脹對(duì)定位誤差影響的機(jī)理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成平動(dòng)軸定位誤差中幾何誤差與熱漂誤差的分離，并建立熱漂移誤差模型，驗(yàn)證