五軸數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)及加工精度預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著技術(shù)的進(jìn)步，制造行業(yè)對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀和高尺寸精度的機(jī)械零部件的需求急劇增加，五軸數(shù)控加工機(jī)床已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于模具和具有復(fù)雜形狀的機(jī)械零部件的加工，例如航空部件和渦輪葉片等。與三軸機(jī)床相比，五軸機(jī)床多出2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，當(dāng)機(jī)床在加工自由曲面時(shí)它能為切削工件提供直接的坐標(biāo)，并且可以通過(guò)改變刀具的方向來(lái)優(yōu)化切削性能。但是機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的增加也給機(jī)床加工精度的提高帶來(lái)一定的困難，這主要是由于五軸機(jī)床中的直線軸與旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)和由運(yùn)動(dòng)誤差耦合

2、引起的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型使得相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用非常困難。據(jù)此本文從以下兩方面來(lái)進(jìn)行五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)技術(shù)的研究：
　　 首先，進(jìn)行基于雙球桿儀的運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)技術(shù)研究。針對(duì)雙軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)五軸數(shù)控機(jī)床，運(yùn)用齊次變換矩陣建立了基于雙球桿儀的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差模型。為了測(cè)量雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)五軸數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差，提出一種基于雙球桿儀的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差分離方法。此方法主要是通過(guò)控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床的任意1個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸與2個(gè)直線動(dòng)軸構(gòu)成三軸聯(lián)動(dòng)而另外2

3、個(gè)運(yùn)動(dòng)軸保持靜止，據(jù)此設(shè)計(jì)了6種機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)測(cè)量空間誤差。在測(cè)量過(guò)程中采用雙球桿儀來(lái)測(cè)量主軸與工作臺(tái)之間的相對(duì)距離，將所測(cè)特定位置處的長(zhǎng)度值代入誤差模型即可得出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差。該方法大大簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)模型的計(jì)算和誤差分離的整個(gè)過(guò)程。通過(guò)仿真分析表明：此方法可以非常精確地分離出五軸數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的所有8個(gè)運(yùn)動(dòng)誤差，是一種非常有效而簡(jiǎn)便的五軸數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差測(cè)量方法。
　　 其次，進(jìn)行基于斜置錐臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)與加工精度預(yù)測(cè)技術(shù)

4、研究。提出一種基于錐臺(tái)曲面特征的五軸機(jī)床誤差分離方法，并建市了錐臺(tái)的五軸聯(lián)動(dòng)加工運(yùn)動(dòng)誤差模型。根據(jù)該模型進(jìn)行了錐臺(tái)側(cè)面的圓度誤差仿真分析，從仿真結(jié)果可以看出各個(gè)運(yùn)動(dòng)誤差項(xiàng)對(duì)錐臺(tái)側(cè)而網(wǎng)度的影響程度不同，角度誤差一般比甲移誤差的影響程度人很多。同時(shí)針對(duì)錐臺(tái)側(cè)面的加工精度進(jìn)行五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差分離的研究，利用非線性回歸分析方法分別推導(dǎo)出基于錐臺(tái)側(cè)血圓度誤差利基于錐臺(tái)側(cè)面母線斜角誤芹的運(yùn)動(dòng)誤芹的最小二乘估計(jì)值。仿真分析結(jié)果表明本章所提出的運(yùn)動(dòng)誤差