【摘 要】
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随着数控机床精密制造技术的不断发展,各制造业领域都对数控机床的加工精度提出了更高的要求,加工精度已成为衡量一台机床水准的重要指标之一。本文以自主研发的LV-850立式加工中心作为研究对象,基于理论分析、现场试验和模拟仿真相结合的方法,深入研究数控机床主要误差产生的机理,建立多误差因素综合影响模型,对各误差元素进行测量与辨识,提出相应的误差补偿模型,最后,运用本文所提出的综合补偿模型进行误差补偿试验
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随着数控机床精密制造技术的不断发展,各制造业领域都对数控机床的加工精度提出了更高的要求,加工精度已成为衡量一台机床水准的重要指标之一。本文以自主研发的LV-850立式加工中心作为研究对象,基于理论分析、现场试验和模拟仿真相结合的方法,深入研究数控机床主要误差产生的机理,建立多误差因素综合影响模型,对各误差元素进行测量与辨识,提出相应的误差补偿模型,最后,运用本文所提出的综合补偿模型进行误差补偿试验。论文的主要工作包括:(1)对影响数控机床加工精度的各项误差源进行研究,确定机床的几何误差、热误差以及机床因受力引起的误差为主要影响因素。基于多体系统理论,建立本文所研究机型的几何误差、热误差与力误差综合数学模型,为后续进行机床多误差元素的辨识、仿真与建模奠定基础。(2)建立整机三维模型,利用ANSYS Workbench进行热误差特性分析。结果表明,机床的主要升温点位于主轴、滑块以及丝杠螺母。该结果为下一阶段选择最优的机床热关键点,进行试验测温提供参考。同时,整机的热变形结果为热误差补偿提供参考依据。(3)基于激光干涉仪与球杆仪快速高效检测原理,对机床各移动轴的几何误差进行测量。设计机床热定位误差检测试验,经试验获得不同温度下各轴定位误差曲线,分析发现各条误差曲线的趋势线斜率与温度之间存在一定的关联,这为建立机床热-几何综合误差模型提供理论依据。(4)基于多项式最小二乘法理论对测量数据进行处理,得到各项误差的相关拟合函数。该拟合函数经分析具有较好的拟合精度,满足误差补偿的要求。最后,根据所建立的综合误差补偿模型,运用FANUC 0i系统中自带的补偿模块对任意时刻的热定位误差进行补偿试验,补偿效果显著。该结果说明了本文所建模型的正确性,对全面提升机床的加工精度有着重要的理论指导意义。
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