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数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的测量精度分析

作　者: 刘海阳
导　师: 曾韬
学　校: 中南大学
专　业: 机械工程
关键词: 在线测量系统螺旋锥齿轮数控机床多体系统几何误差误差补偿
分类号: TG616
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在线测量技术不仅可以对零件加工实现过程控制,而且可使零件的加工、检验工序在一次装夹中完成,极大的提高生产效率,节约生产成本,在现代制造中的应用越来越广泛,特别是在数控加工行业。数控机床在线测量系统的应用环境复杂,误差影响因素较多,分析影响在线测量系统精度的因素,研究提高系统测量精度的方法,具有较高的理论和实际应用价值。本文针对上述问题展开深入系统的研究,主要内容如下：根据数控机床在线测量系统的测量原理,针对数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统,建立系统坐标系,分析系统各部分的具体组成及各部件的精度。检测数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的原始精度,分析影响其测量精度的因素,运用多体系统运动学对在线测量系统进行描述,结合齐次坐标变换矩阵,建立在线测量系统的运动学误差模型；分析数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统包括位姿误差和运动误差的37项误差,研究数控螺旋锥齿轮磨齿机几何误差同运动学误差模型中参数的对应关系,建立在线测量系统的空间测量误差模型,并仿真分析了各项几何误差对测量的影响。分析常用误差检定方法,阐述激光干涉仪测量各类误差的原理,分析影响激光干涉仪测量精度的因素,并提出消除其影响的方法。利用激光干涉仪具体检测了数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统直线轴和旋转轴的几何误差,分析测量系统的几何精度。针对现有误差补偿方法的不足,以数控螺旋锥齿轮磨齿机采用的西门子840D数控系统为平台,结合建立的在线测量系统空间测量误差模型,提出一种新的多维误差补偿法；利用多维误差补偿法对系统几何误差进行补偿,通过实际检测证实系统的几何精度有较大提高。检测在线测量系统补偿后的精度,实验对比在线测量系统补偿前、补偿后和齿轮测量中心的实测数据,证实在线测量系统的检测结果是有效的,多维误差补偿法对系统几何误差补偿能有效提高测量系统的精度。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究的背景和意义  8
  1.2 课题来源  8-9
  1.3 国内外研究动态  9-12
    1.3.1 在线测量技术的发展及研究现状  9-10
    1.3.2 数控机床误差检定和补偿技术的研究现状  10-12
  1.4 课题的主要研究内容  12-13
第二章数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量原理及系统组成  13-19
  2.1 数控螺旋锥齿轮磨齿机结构  13-14
  2.2 数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的坐标定义  14-15
  2.3 数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统组成  15-18
    2.3.1 在线测量系统硬件构成  15-18
    2.3.2 在线测量系统软件构成  18
  2.4 本章小结  18-19
第三章螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统误差分析与建模  19-45
  3.1 螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统原始精度检测  19-21
  3.2 在线测量系统误差来源分析  21-22
  3.3 螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统多体系统运动学误差建模  22-30
    3.3.1 多体系统的基本描述  22-23
    3.3.2 多体系统坐标系、点和矢量的描述  23-24
    3.3.3 多体系统典型体的坐标变换矩阵  24-28
    3.3.4 螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统运动学模型的一般形式  28-30
  3.4 螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统空间测量误差建模  30-36
    3.4.1 在线测量系统拓扑结构、低序体阵列和自由度表  30-31
    3.4.2 螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统几何误差  31-33
    3.4.3 在线测量系统空间测量误差模型  33-36
  3.5 螺旋锥齿轮磨齿机各项几何误差对在线测量的影响  36-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统几何误差检定  45-69
  4.1 螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统误差检定方法分析  45-50
    4.1.1 误差检测方法  45-46
    4.1.2 误差辨识方法  46-50
  4.2 雷尼绍XL80激光测量系统组成  50-52
  4.3 影响激光干涉仪测量精度的因素分析  52-58
  4.4 螺旋锥齿轮磨齿机几何误差检定及分析  58-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统误差补偿  69-81
  5.1 数控机床误差补偿方法概述  69-70
  5.2 螺旋锥齿轮磨齿机几何误差的多维误差补偿法  70-75
  5.3 多维误差补偿法补偿后误差检测与分析  75-80
  5.4 本章小结  80-81
第六章螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的精度验证实验  81-90
  6.1 实验设备  81-82
  6.2 实验方案  82-85
  6.3 实验结果分析  85-89
  6.4 本章小结  89-90
第七章总结与展望  90-92
  7.1 全文总结  90-91
  7.2 后续研究展望  91-92
参考文献  92-97
附录1  97-103
致谢  103-104
攻读硕士学位期间主要的研究成果  104

数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的测量精度分析

内容摘要

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