機(jī)床幾何誤差建模及敏感性分析.pdf

1、制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核心部門，而機(jī)床則是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一，其質(zhì)量和性能可以體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)實(shí)力，高端數(shù)控機(jī)床是國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。
　　現(xiàn)代機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，每一個(gè)參與零件加工成形的誤差單元都會(huì)對(duì)機(jī)床最終的加工精度產(chǎn)生影響。而加工精度是衡量機(jī)床性能的一個(gè)重要指標(biāo)，所以對(duì)于機(jī)床誤差建模與分析就顯得尤為重要。在構(gòu)成機(jī)床加工誤差的眾多誤差源中，幾何誤差所占比例達(dá)到25％左右，是一項(xiàng)非常重要的誤差源。因此歸納分

2、析機(jī)床幾何誤差建模的流程并建立相應(yīng)的模型，對(duì)于分析機(jī)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(chǔ)并結(jié)合齊次坐標(biāo)變換方法，歸納了機(jī)床幾何誤差建模的通用流程。通過(guò)Matlab編程建立機(jī)床的誤差模型并系統(tǒng)分析了機(jī)床各部件誤差對(duì)加工誤差的影響，實(shí)現(xiàn)了誤差分析的流程化和可視化。做了以下研究工作：
　?。?）對(duì)課題背景及研究?jī)?nèi)容做了認(rèn)真闡述，對(duì)機(jī)床誤差建模技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展情況進(jìn)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(jī)床幾何誤差建模的基本理論即多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。機(jī)床作為一類典型的多體系統(tǒng)，在經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化和提煉后可以得到其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用低序體陣列描述機(jī)床各參與成形運(yùn)動(dòng)的相鄰部件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在各部件上建立合理的子坐標(biāo)系并給出它們之間的各種變換矩陣，通過(guò)矩陣運(yùn)算給出了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。使機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系表示變得一目了然，為后續(xù)的機(jī)床幾何誤差建模提供了理論依據(jù)。
　?。?）介紹了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)機(jī)床各

4、個(gè)坐標(biāo)軸的確定方法，按機(jī)床結(jié)構(gòu)的不同對(duì)機(jī)床進(jìn)行了系統(tǒng)分類。對(duì)機(jī)床幾何誤差建模流程進(jìn)行分析，歸納整理出一種通用性強(qiáng)、適用范圍廣的建模流程。分別選取了一種四軸機(jī)床和五軸機(jī)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(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　?。?）利用Matlab編寫了三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的誤差建模軟件，該軟件預(yù)留接口程序，為后續(xù)建模軟件的進(jìn)一步補(bǔ)充完善做好了準(zhǔn)備。以i5T5.2型數(shù)控車床為例進(jìn)行了誤差源敏感性分析和誤差作用規(guī)律分