学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

VMC650m五轴数控机床几何误差测量与辨识方法的研究

作　者: 付璇
导　师: 田怀文；丁国富
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 五轴数控机床多体系统几何误差建模几何误差测量与辨识验证
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 99次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

加工精度是机床最重要的性能指标之一,随着高精密零件的广泛使用,对数控机床加工精度的要求也日益提高。然而,五轴数控机床由于制造、装配、控制以及运动过程中热变形、振动、摩擦以及惯性等多种误差因素的影响,制约了其加工精度的进一步提高。因此,如何降低五轴数控机床加工误差、提高加工精度是当前数控机床研究的重点。论文以VMC650m双转台门式五轴高速加工中心为研究对象,从机床的几何误差建模、几何误差测量与辨识和锥台件的加工验证等方面进行了研究,主要完成了以下工作：(1)论文基于多体系统运动学原理,利用变换矩阵来描述多体间的相对位置和姿态变化,建立了VMC650m双转台五轴数控机床的几何误差模型。(2)论文针对VMC650m机床,进行了平动轴和旋转轴的几何误差测量与辨识方法的研究。平动轴的几何误差测量采用双频激光干涉仪,根据十二线法原理测量十二条检测线上的定位误差,由此辨识出平动轴的全部21项几何误差；旋转轴的几何误差测量应用球杆仪,分别测量旋转轴不同转角下三个位置处X、Y、Z三个方向的位移误差,再根据辨识方法获得旋转轴各转角的6项几何误差值。(3)在几何误差测量与辨识方法研究的基础上,对VMC650m机床进行了实际的测量实验,包括机床平动轴的12线法测量实验、转台回转轴的球杆仪测量实验,并对数据进行处理,从而获得五轴数控机床的基本几何误差参数。(4)在VMC650m机床上进行实验验证,利用误差补偿前后的代码在机床同一位置分别加工锥台件,然后使用五坐标测量机测量锥台件的轮廓误差,并进行对比分析。论文提出了一种五轴数控机床旋转轴的几何误差测量方法,通过实验验证证明了方法的正确性,对改善五轴数控机床的加工性能具有重要的意义。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-15
  1.1 论文的选题和意义  11-12
    1.1.1 论文的选题  11
    1.1.2 论文研究的意义  11-12
  1.2 国内外相关技术的研究现状  12-14
    1.2.1 数控机床几何误差参数建模现状  12
    1.2.2 数控机床误差参数测量和辨识现状  12-14
  1.3 论文研究的主要内容  14-15
第2章 VMC650m五轴数控机床几何误差建模  15-30
  2.1 多体系统理论及其描述方法  15-20
    2.1.1 多体系统拓扑结构的低序列体阵列描述  15-16
    2.1.2 多体系统相邻体及其理想运动的坐标变换  16-18
    2.1.3 体间实际运动的坐标变换  18-20
  2.2 五轴数控机床概述及几何误差表示  20-23
    2.2.1 五轴数控机床结构分类  20-21
    2.2.2 五轴机床成形函数基本概念  21
    2.2.3 VMC650m五轴机床几何误差及其表示  21-23
  2.3 VMC650m五轴数控机床几何误差模型的建立  23-30
    2.3.1 VMC650m机床结构  23
    2.3.2 VMC650m机床多体系统拓扑结构和低序体阵列  23-24
    2.3.3 VMC650m机床体间静止、运动变换的矩阵描述  24-26
    2.3.4 VMC650m机床理想成形函数  26-27
    2.3.5 VMC650m机床实际成形函数  27-29
    2.3.6 VMC650m机床空间误差模型  29-30
第3章机床几何误差测量与参数辨识原理  30-44
  3.1 平动轴几何误差测量与辨识原理  30-36
    3.1.1 平动轴定位误差的辨识  31-32
    3.1.2 颠摆和偏摆误差的辨识  32-34
    3.1.3 直线度误差辨识  34
    3.1.4 滚摆误差和垂直度误差的建模与分离  34-36
  3.2 旋转轴几何误差测量与辨识原理  36-44
    3.2.1 A转台几何误差测量与辨识原理  37-40
    3.2.2 C转台几何误差测量与辨识原理  40-44
第4章 VMC650m五轴数控机床几何误差测量与辨识实验  44-65
  4.1 VMC650m平动轴几何误差测量实验  44-52
    4.1.1 VMC650m平动轴测量空间规划  44-45
    4.1.2 VMC650m平动轴误差测量具体步骤  45
    4.1.3 VMC650m机床12条线测量过程示例  45-48
    4.1.4 VMC650m平动轴实验数据处理  48-52
  4.2 VMC650m旋转轴几何误差测量实验  52-61
    4.2.1 VMC650m旋转轴误差测量规划  53
    4.2.2 A转台几何误差测量步骤  53-55
    4.2.3 A转台几何误差数据处理  55-57
    4.2.4 C转台几何误差测量步骤  57-59
    4.2.5 C转台几何误差数据处理  59-61
  4.3 VMC650m机床几何误差辨识  61-65
第5章 VMC650m五轴数控机床几何误差实验验证  65-71
  5.1 VMC650m机床几何误差补偿  65-66
    5.1.1 几何误差补偿思路  65
    5.1.2 几何误差补偿实现  65-66
  5.2 锥台件加工实验  66-67
  5.3 锥台件轮廓误差检测  67-69
  5.4 锥台件轮廓误差检测结果分析  69-71
结论  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
附录1 A转台位移误差平均值  77-79
附录2 C转台位移误差平均值  79-81
攻读硕士学位期间发表的论文及参与项目  81

VMC650m五轴数控机床几何误差测量与辨识方法的研究

内容摘要

全文目录

相似论文