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本文针对XKA714A三坐标数控机床软件误差补偿方法展开了较为深入的研究。软件误差补偿方法可以实现不改变机床硬件结构,提高机床加工精度,具有成本低柔性好的特点,适合我国当前机械加工行业的生产现状。 以多体系统运动学理论为理论基础,考虑多体系统实际情况,建立相邻体相对运动模型,以Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵表述,推导获得多体系统任意体间变换矩阵模型。考虑实际情况体间运动关系,建立包含误差的任意典型体运动方程。 以北京第一机床厂生产的XKA714A三坐标立式数控铣床为例,利用多体系统理论对机床结构加以描述,并对数控机床通用运动模型进行了分析,对机床的全部二十一项几何误差加以描述。具体实现了对机床各个体标系的确定、建立了机床体间运动变换矩阵、运动误差模型、刀具相对于被加工工件的相对运动约束方程,揭示出实现机床精密加工的必要条件和误差补偿的实质。对九线法误差辨识理论进行了详细的分析,建立误差辨识方程。 推导了数控指令修正值的迭代计算方法和迭代初值的计算方法,给出了数控指令修正值迭代终止判别条件。分析了数控机床定点运动数控指令修正值计算方法,在此基础上推导直线运动和圆弧运动数控指令参数化分段处理方法和修正值的计算方法。在VC++6.0平台上开发了针对XKA714A数控铣床的误差补偿软件,实现了被加工工件的刀位点和数控指令的图像显示/保存、误差参数分析图像显示/保存、精密数控指令生成、补偿前后误差分析、数控指令后处理,并对有误差的加工轨迹和精密加工轨迹进行仿真等功能。 根据九线法误差辨识方法,利用双频激光干涉仪对XKA714A三坐标铣床的误差进行测量,辨识出各单项误差,获得机床全部误差数据。对机床各运动部件分别进行误差补偿实验,验证误差补偿方法对机床单坐标轴的补偿效果。对比误差补偿前后机床对同一零件的加工精度,验证机床软件误差补偿效果。结果证明本文提出的理论正确可行,使机床平均加工精度提高了72.4%。