平面二次包络环面蜗杆数控磨床几何误差补偿研究

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1、学校代码：10255学号：2160728平面二次包络环面蜗杆数控磨床几何误差补偿研究STUDYONGEOMETRICERRORCOMPENSATIAOOFPLANARQUADRATICENVELOPINGWORMGRINDINGMACHINE专业:机械工程指导教师:戴惠良作者姓名:王建答辩时间:2018年5月23日东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注上海镕天信息科冯天兵高级工程师答辩委员会主席无技有限公司东华大学机械工彭倚天教授/博导答辩委员会成员无程学院东华大学机械工陈入领副教授答辩委员会成员无程学院东华

2、大学机械工闫如忠副教授答辩委员会成员无程学院东华大学机械工邹鲲副研究员答辩委员会成员无程学院东华大学机械工邓吉楠讲师答辩委员会成员无程学院东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学

3、校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在___年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月东华大学硕士学位论文摘要平面二次包络环面蜗杆数控磨床几何误差补偿研究摘要平面二次包络环面蜗杆的设计和制造十分复杂，生产过程中的一些专用的磨床设备较为缺乏，导致了平面二次包络环面蜗杆

4、较低的加工效率及较高的生产成本。因此，平面二次包络环面蜗杆数控磨床的研发对于改善平面二次包络环面蜗杆的加工现状有着十分重要的应用价值和现实意义。在平面二次包络环面蜗杆数控磨床的研发过程中，本文对平面二次包络环面蜗杆的成形原理及其磨削原理进行了分析，并在此基础上结合实际加工、检测结果，找到了造成环面蜗杆磨削廓形失真的主要影响因素：在产形面形成插补圆的过程中，由于X轴和Z轴在联动时并不能形成理想的插补圆狐，所以造成了砂轮产形面在四轴联动过程中磨削廓形失真的现象。因此，在平面二次包络环面蜗杆数控磨床研发过程中针对磨床几何误差补偿的研究显得

5、尤为重要。本文以多体系统理论建立了数控磨床的误差模型，用低序体阵列拓扑结构将数控磨床进行了抽象化表示，运用齐次特征矩阵变换表达了磨床内部相邻传动件之间的的运动关系，同时分析了理想和实际状态下相邻体间的静止、运动误差的特征矩阵。并在此基础上，讨论了在理想与实际状态下，在工件坐标系中建立刀具的运动成型函数，进I东华大学硕士学位论文摘要而建立了磨床的空间误差模型。通过对多种辨识方法以及检测技术的分析，采用激光干涉仪测量磨床空间几何误差，将测量结果运用“十二线法辨识算法”计算，将其结果应用于数控磨床的精度误差模型，从而验证了误差模型的精准性

6、。在数控磨床的加工过程中，要避免X轴和Z轴在联动过程中所形成插补圆的圆度超差就必须要对导轨精度以及滚珠丝杠的几何误差进行分析与补偿。本文针对导轨的直线度，利用自准直仪对导轨进行了直线度测量试验，通过对测量数据的处理分析，确认了所研发磨床的导轨直线度符合设计要求，进而验证了滚珠丝杠的几何误差是造成插补圆圆度超差的主要原因。针对滚珠丝杠所造成的几何误差，本文采用了激光干涉仪对其进行测量与分析，并将分析结果补偿到数控系统中，通过对数控系统的多次测量与补偿，最终得到了符合磨床系统误差要求的补偿数据，大大提高了插补圆的圆度特征，提高了平面二次

7、包络环面蜗杆数控磨床的加工精度。关键词：平面二次包络环面蜗杆副；误差辩识与补偿；多体系统理论建模；自准直仪；激光干涉仪II东华大学硕士学位论文ABSTRACTSTUDYONGEOMETRICERRORCOMPENSATIAOOFPLANARQUADRATICENVELOPINGWORMGRINDINGMACHINEABSTRACTThedesignandmanufactureoftheplanetwoenvelopinghourglasswormisverycomplicated,andsomespecialgrindingmach

8、ineequipmentintheproductionprocessislack,whichleadstothelowerprocessingefficiencyandhigherproductioncostofthetwoenvel