双主轴高速五轴加工中心机床建模及几何误差分析研究

• 作 者: 闫洪霞
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 数控机床 几何误差 补偿机制 运动学模型

随着航空航天、液压、通信、微特电子等行业的迅速发展，许多高精度、多批量、外形复杂的精密复合零件的复合加工给机械制造业提出了新的挑战。传统的数控加工方法已经无法满足现代产品多样化、个性化的需求，制造业正在向着高效、精密、复合的方向快速发展。本文基于多体系统理论，以双主轴高速五轴加工中心为研究对象，进行了数控加工中心机床几何误差建模，几何误差辨识，基于灵敏度分析的机床关键性误差源参数的识别、数控加工中心几何误差补偿方法的研究。　　首先，综述了本课题的背景和研究意义，误差建模理论与技术研究现状，几何误差研究现状，概括了本文的主要内容。　　其次，以双主轴高速五轴加工中心机床的几何误差建模为方向，以机床关键性误差源参数的识别为拓展，做了以下方面的探讨。　　(1)运用多体理论，根据机床的结构与运动特点，把机床抽象成多体系统，推导出机床中两相邻体之间相对运动的特征矩阵和运动方程，建立了机床的几何误差模型。在此基础上近似地推出理想条件下和有误差的实际条件下相邻体的相对运动姿态约束方程。对机床的几何误差进行了分类和分析，得出45项相关几何误差。　　(2)探讨并确定了用多体系统运动学理论推导出机床各运动部件之间的相对运动坐标变换矩阵，进一步推导出机床理想条件下和实际条件下的运动学模型方程，并推出空间误差模型。　　(3)对数控加工中心进行了几何误差测量与辨识。根据平动轴和旋转轴辨识的方法，用激光干涉仪和球杆仪进行了测量，通过拟合各项误差的原始数据得到拟合后的误差参数曲线，最终获得了误差模型中全部误差参数。　　(4)提出了基于灵敏度分析的机床关键性误差源参数的识别方法，对机床各几何误差参数进行了灵敏度分析，识别出了对机床加工精度影响较大的误差参数。并且采用数控指令修正对比验证误差补偿方法的有效性。　　最后，总结全文，指出了后面需要研究的方向。