基于多体系统理论的精密加工中心综合误差建模.pdf

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1、2011年11月机床与液压Nov．2011第39卷第21期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．39No．21DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．21．010基于多体系统理论的精密加工中心综合误差建模林洁琼，邱立伟，卢明明(长春工业大学机电工程学院，吉林长春130012)摘要：基于多体系统理论，针对一台含有工作台站的精密加工中心，建立其综合误差模型，分析并解决了交换工作台站的运动误差对综合误差的误差传递问题，改进了各轴热漂移误差的综合误差建模方法。运用该误差模型进行实时补偿，能有效提高加工中心的加工精度。关键词：加工中心；综合误差建模；误差传

2、递；热漂移误差中图分类号：TH161文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)21-039-4SpaceSynthesisErrorModelingforPrecisionCNCMachiningCenterBasedonMulti．bodySystemTheoryLINJieqiong，QIULiwei，LUMingming(SchoolofMechatronicEngineering，ChangchunUniversityTechnology，ChangchunJilin130012，China)Abstract：Basedonmulti-bodysystemtheory

3、，foraprecisionmachiningcenterwithtablestation，thespacesynthesiserrormodelWasestablished．Theerrortransferproblemsresultedinmovementerroroftheexchangeabletabletosynthesiserrorwereaxla—lyzedandsolved，andthesynthesiserrormodelingmethodofthermaldrifterorofeachaxisWasimproved．Themachiningprecisionofmac

4、hiningcenterCallbeefectivelyimpmvedbyusingoftheerrormodelforreal-timecompensation．Keywords：Machiningcenter；SynthesiselTormodeling；Errortransfer；Thermaldrifterror航天航空、国防、舰船等精密制造业中，零件结式的加工中心，设惯性参考坐标系为B。体，任选构和曲面的复杂性及高精度需求对数控机床的加工精一体为B。体，然后按远离B。的方向，以增长数列依度提出了日益严峻的挑战。目前，通过提高机床本身次标定，从系统一个分支到另一个分支，直到全部标

5、零部件制造精度来提高加工精度的误差避免方法越来定完为止。图2是对图1系统编号的结果。越难以实现，造价成本也越来越高昂。数控机床误差补偿技术是提高数控机床加工精度的有效方法。建立精确高效的误差模型是数控机床误差补偿的关键性技术之一，由于数控机床结构形式多样且影响机床误差的因素多变复杂，使得误差建模成为一项极其复杂和困难的工作，其准确适用程度直接决定误差补偿的效果。作者运用多体系统运动学理论，以一四轴加工中心为对象，建立了包含几何误差和热变形引起的误差的综合数学模型，建模过程具有很强的灵活性和实用性，适用于计算机通用建模。1一床身2一立柱3一主轴箱4一刀具5_1向平动台1基于多体系统理论的误

6、差建模6_一回转工作台7一工件8一交换工作台站．1．1多体系统的低序体阵列描述图1HMC63卧式加工中心结构示意图低序体阵列是能对多体系统进行数字化描述的拓‘对该加工中心可以用图2进行低序体阵列描述，扑结构]，其为分析复杂的多体系统提供了便利，从而得到低序体阵列表1。有助于建模的计算机化。对于图1所示可交换工作台收稿日期：2010—10—29基金项目：吉林省科技支撑计划重点项目(20080352；20100370)作者简介：林洁琼，工学博士，教授，研究方向为智能精密加工。E—mail：qlw778@163．com。·40·机床与液压第39卷实际情况下即有误差条件下，相邻运动体之间的位置特

7、征变换关系可以转化为坐标系之间的位置特征关系。由图3可以看出，相邻体间的变换矩阵可表示为：S=llPIlPSTls(1)。心其中：Snm为特征变换矩阵，smP为B体位置参考坐标系相对于其低序体B体坐标系的位置特征变换矩阵，Snme为相邻体间的位置误差特征变换矩阵，心~为B体的体坐标系相对其位置参考坐标系的运动特征变换矩阵，为相邻体间的运动误差特征变换矩图2低序体阵列描述阵。表1HMC63卧式加工中心的低序体阵列表2HMC63加工中心