大型双柱立车误差建模及分析.pdf

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1、Designanda『Ch设计与研究大型双柱立车误差建模及分析李锋杨建国张毅(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：针对某工厂大型双柱立车，采用多体系统运动学理论描述其结构关系。以齐次坐标变换法推导误差综合运动学数学模型，同时给出了机床误差总体矢量图。该数学模型可包含机床各运动轴的几何误差、热误差以及切削力导致的多项误差元素。利用误差综合模型，并通过对各项误差元素求偏导数，分析和比较了误差元素对加工误差的影响程度和作用方式。模型的建立和误差元素分析为机床实施误差补偿以提高加工精度，以及设计合理测量系统以实时监测

2、机床工作状态，提供了理论依据。关键词：双柱立车误差建模多体系统理论中图分类号：TH161文献标识码：BErrorsynthesismodelandanalysisforheavy-dutyCNCdoublecolumnverticallatheLIFeng，YANGJianguo，ZHANGYi(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，CHN)Abstract：ThekinematicstructuresofaCNCdoubl

3、ecolumnverticallathehavebeenformulatedbymulti—bodysys—terntheory，andtheerrorsynthesismodelhasbeenderivedbyhomogeneouscoordinatetransformationmethod．Inthismodel，geometricerror，thermalerroranddeformationinducedbycuttingforceareallconcerned．Therelationshipbetweenerrorco

4、mponentsandvolumetricerrorhasbeenanalyzedandCOB—paredbythepartialderivativeforerrorcomponents．Errormodelingandanalysisprovidethetheoryfoundationforthefurthererrorcompensationtoincreasethemachineaccuracy，andfortheestablishmentofmeasurementsystemtomonitorthemachinecond

5、ition．Keywords：DoubleColumnVerticalLathe；ErorSynthesisModel；Multi—bodySystemTheory科学技术的不断进步以及物质需求的日益多样化影响，为机床实施误差补偿及建立监测平台提供了理推动数控机床正在朝着高速、高精度、高柔性、智能和论依据。网络化方向发展。目前，先进轨道交通技术、载人航空1机床运动结构航天工程、大型电力设备以及海洋装备制造等关系国计民生行业的蓬勃发展，对大型数控机床的加工精度本文所研究机床为数控双柱立式车床，其最大加提出了更高要求。然而由于自身结

6、构及加工对象的特工直径为7．5m，最大加工高度为4m，适用于发电设殊性，如工作空间大、切削力大、载荷重等，大型机床实备、重型机械、船舶、冶金等行业大型零件的加工。该现高精度加工愈发困难。立车主要运动部件包括立柱、横梁、鞍座、滑枕、刀架和影响机床加工精度的误差源主要有：几何误差，热工作台，如图1所示。机床共有4个运动轴：轴，横变形误差，受力变形误差和伺服控制误差等⋯。这些梁根据工件高度沿立柱导轨升降；x轴，鞍座在横梁导因素作用于机床的各个部件，通过运动链传递并最终轨上水平移动；z轴，滑枕与刀架通过自动夹紧机构联体现为刀尖和工件加工

7、点之间的相对偏差，从而造成接，在鞍座上沿导轨竖直移动；C轴，工作台带动工件加工误差。本文对机床结构和误差源进行分析，推导作旋转运动。滑枕和鞍座之问存在1个转动副，可以了误差综合运动学模型，得出最终加工误差与各误差用来调整滑枕角度。机床运动均发生在—z垂直平元素之间的关系，并分析各类误差对机床加工精度的面内国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”(2009ZX04014—22)项目等·55·设计与研究DesignandResearch机床的主要误差源，然后列出各运动部件的差元素。2．1误差源分析影响机床加工精度的误差源主要有

8、：JL1',if误差、热误差、负载、切削力以及各种控制误差等。儿何误差产生的根源是机床部件的加工缺陷及装配误，如尺寸偏差、几何形状偏差以及轴线未对准等。热误差是由于机床内外存在诸如电动机、切削热、轴承、冷却液、周围环境等热源和热流传动，这样各部件由于热膨胀及膨胀