機床幾何誤差建模及敏感性分析.pdf

1、制造業(yè)是國民經(jīng)濟的核心部門，而機床則是實現(xiàn)制造技術現(xiàn)代化的重要設備之一，其質(zhì)量和性能可以體現(xiàn)一個國家的工業(yè)技術實力，高端數(shù)控機床是國家綜合國力的重要標志。
　　現(xiàn)代機床結構設計非常復雜，每一個參與零件加工成形的誤差單元都會對機床最終的加工精度產(chǎn)生影響。而加工精度是衡量機床性能的一個重要指標，所以對于機床誤差建模與分析就顯得尤為重要。在構成機床加工誤差的眾多誤差源中，幾何誤差所占比例達到25％左右，是一項非常重要的誤差源。因此歸納分

2、析機床幾何誤差建模的流程并建立相應的模型，對于分析機床幾何誤差的作用規(guī)律及提高加工精度有重要意義。
　　本文以多體系統(tǒng)理論為理論基礎并結合齊次坐標變換方法，歸納了機床幾何誤差建模的通用流程。通過Matlab編程建立機床的誤差模型并系統(tǒng)分析了機床各部件誤差對加工誤差的影響，實現(xiàn)了誤差分析的流程化和可視化。做了以下研究工作：
　　（1）對課題背景及研究內(nèi)容做了認真闡述，對機床誤差建模技術在國內(nèi)外的進展情況進行分析，介紹了兩種可以

3、有效降低加工誤差的方法。
　　（2）系統(tǒng)介紹了機床幾何誤差建模的基本理論即多體系統(tǒng)運動學理論。機床作為一類典型的多體系統(tǒng)，在經(jīng)過合理簡化和提煉后可以得到其拓撲結構，用低序體陣列描述機床各參與成形運動的相鄰部件的關聯(lián)關系，在各部件上建立合理的子坐標系并給出它們之間的各種變換矩陣，通過矩陣運算給出了機床的運動學模型。使機床的運動關系表示變得一目了然，為后續(xù)的機床幾何誤差建模提供了理論依據(jù)。
　　（3）介紹了國際標準化組織對機床各

4、個坐標軸的確定方法，按機床結構的不同對機床進行了系統(tǒng)分類。對機床幾何誤差建模流程進行分析，歸納整理出一種通用性強、適用范圍廣的建模流程。分別選取了一種四軸機床和五軸機床為例給出了具體的誤差建模流程，為后續(xù)誤差建模軟件的編寫打下了堅實的理論基礎。
　?。?）利用Matlab編寫了三軸聯(lián)動機床的誤差建模軟件，該軟件預留接口程序，為后續(xù)建模軟件的進一步補充完善做好了準備。以i5T5.2型數(shù)控車床為例進行了誤差源敏感性分析和誤差作用規(guī)律分