【摘要】：隨著曲面加工的市場需求越來越大,國產(chǎn)五軸形式數(shù)控機床越來越多的被設計,制造和應用,對于由機床裝配造成的靜態(tài)幾何誤差,特別是旋轉(zhuǎn)軸軸線位置偏差的測量和標定,成為數(shù)控機床精度提升的關鍵�；谇驐U儀的靜態(tài)幾何誤差測量和辨識研究較多,但始終未能在工業(yè)現(xiàn)場得到很好的推廣和應用。誤差建模方法,測量軌跡設計和辨識算法設計等都影響著測量方案的實用性,本文針對現(xiàn)有基于球桿儀的靜態(tài)幾何誤差測量和辨識方法存在的不足開展實驗研究。本文基于旋量理論對五軸數(shù)控機床進行運動學建模,分別建立了理想運動學和實際運動學模型。采用雅克比矩陣估計的方法建立起刀尖點位置誤差與靜態(tài)幾何誤差項之間的近似線性關系,給出了雅克比矩陣函數(shù)的推導過程,簡化了靜態(tài)幾何誤差建模,對簡化模型進行了仿真驗證。推導得到球桿儀伸縮量與各軸運動學旋量變化量之間的關系,通過誤差分離,將各個靜態(tài)幾何誤差項辨識出來,并對辨識算法進行仿真分析�；谇驐U儀的測量原理和數(shù)控機床運動控制特點,通過實驗和Matlab仿真的方法對影響球桿儀測量精度的因素進行了深入分析,進而使得球桿儀測量實驗細節(jié)更加完善。針對球桿儀只能基于時間采樣,而辨識算法要求獲得每一個采樣點所對應的各運動軸位置信息這一矛盾,本文提出了借助于數(shù)控系統(tǒng)獲得球桿儀測量過程中各運動軸實時位置信息的方法,使得誤差辨識過程中,各運動軸位置信息更加精確,辨識結(jié)果更加可靠,同時根據(jù)獲得的各運動軸實際位置可以把由于跟隨誤差造成的測量誤差在辨識環(huán)節(jié)予以消除,降低了測量誤差的影響。通過在雙轉(zhuǎn)臺形式五軸數(shù)控機床上的實際測量實驗驗證了所設計方案的可行性和實用性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG659
【圖文】：

a) 擺頭轉(zhuǎn)臺形式 b) 雙轉(zhuǎn)臺形式 c) 雙擺頭形式圖 2-1 五軸數(shù)控機床結(jié)構示意圖雖然五軸數(shù)控機床形式各異，但是采用旋量理論可以對不同形式的五軸數(shù)控床建立統(tǒng)一的運動學模型，當機床結(jié)構形式發(fā)生變化時，其對應的運動學模型于建立。旋量理論進行建模時，僅需選定機床任一點作為坐標原點，建立全局

BC雙轉(zhuǎn)臺形式五軸數(shù)控機床機床參考坐標系坐標原點建立在BC旋轉(zhuǎn)軸軸線交點處，坐標軸方向與X，Y，Z

如圖2-3 a)所示。ZX Z Z X Z X Y( Y )C C C a) 直線軸垂直度誤差 b) 旋轉(zhuǎn)軸平行度誤差圖 2-3 直線軸垂直度誤差和旋轉(zhuǎn)軸平行度誤差示意圖盡管機床坐標系的方向由直線軸方向確定，但是其坐標原點是由旋轉(zhuǎn)軸定義，機床坐標原點設置在兩個旋轉(zhuǎn)軸軸線交點處。首先是 B 軸限制了坐標原點兩個位移方向，此時坐標原點仍然可以沿著 B 軸軸線方向移動，剩下來的位移約束由 C軸限制。實際的 B 軸方向存在著分別繞 x 和 z 的角度偏差B 和B ，實際的 C 軸方向也存在著分別繞 x 和 y 的角度偏差C 和C ，如圖 2-3 b)所示。兩個旋轉(zhuǎn)軸實際安裝過程也不一定相交，因此兩個旋轉(zhuǎn)軸之間還存在著一項沿 x 方向的位移偏差C x。機床靜態(tài)幾何誤差項總結(jié)如下表 2-1 所示。表 2-1 五軸數(shù)控機床靜態(tài)幾何誤差項軸 角度誤差 位移誤差X 軸X Y 軸Z 軸 ,Z Z B 軸 ,B B C 軸 ,C C C x對五軸數(shù)控機床靜態(tài)幾何誤差的標定，就是根據(jù)現(xiàn)有測量儀器特點設計相應的測量方案，通過相關辨識算法將以上所定義的靜態(tài)幾何誤差項辨識出來。2.3 靜態(tài)幾何誤差建模靜態(tài)幾何誤差的存在

【參考文獻】

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1 付國強;傅建中;沈洪W

本文編號：2797776