磁流變拋光機床在位測量系統(tǒng)設計與試驗研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，光學零件的需求和加工難度越來越大，具體體現(xiàn)為：高精度、復雜形狀、超光滑表面等，傳統(tǒng)光學加工方法難以滿足發(fā)展的要求，各種先進光學加工技術(shù)應運而生，磁流變拋光技術(shù)就是其中的一個典型代表。磁流變拋光技術(shù)具有高效率、高精度、高表面質(zhì)量、亞表面損傷小、表面殘余應力小等一系列優(yōu)點，得到了國外光學系統(tǒng)研制單位的廣泛應用。緊隨國外研究步伐，國內(nèi)的研究單位紛紛開展了磁流變拋光設備的研制和加工工藝的研究，國防科技大學的精密工程實驗室

2、在這一領(lǐng)域走在了前列。隨著使用過程的深入，磁流變拋光設備的精度、加工效率和自動化水平被提出了更高的要求。本文以實驗室自主研發(fā)的磁流變拋光機床為研究對象，主要在高精度五軸數(shù)控機床的幾何誤差測量和補償以及工件的自動定位兩方面開展進一步的研究，形成一套實用的磁流變拋光機床在位測量系統(tǒng)，研究的成果對于提高磁流變拋光設備的加工精度和加工效率具有重要意義。
　　本文的研究工作主要包括以下幾個部分：
　　1.磁流變機床在位測量系統(tǒng)的設計。

3、針對高精度五軸機床的幾何誤差測量和補償以及工件的自動定位問題，從功能要求與分析入手，進行了在位測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，包括總體方案設計和主要零部件選型。通過對測量系統(tǒng)的精度分析、檢測和標定，該系統(tǒng)能夠滿足磁流變拋光機床的使用要求。
　　2.磁流變機床旋轉(zhuǎn)軸敏感幾何誤差的測量與補償。采用多體系統(tǒng)理論，對機床進行了系統(tǒng)建模，對旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差進行了分析。基于測量系統(tǒng)，提出了一種機床旋轉(zhuǎn)軸位置偏置誤差的測量方案，并對其進行了仿真，研究了各種因

4、素對測量誤差的影響。對實驗室的磁流變機床進行了幾何誤差測量，通過在后置處理中加入機床幾何誤差信息進行誤差補償。最后，通過采用補償與無補償方法加工工件的對比試驗，驗證了幾何誤差補償方法對機床精度和性能的提升。
　　3.磁流變拋光工件自動定位加工?；谠谖粶y量系統(tǒng)，將工件自動定位方法應用于磁流變拋光。采用ICP算法計算工件位姿，并進行了仿真，驗證了算法的正確性。通過測量工件定位加工過程中力和去除函數(shù)的變化，驗證定位算法的定位精度。最后