五轴数控机床回转轴几何误差辨识及补偿硕士毕业论文

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1、硕士学位论文五轴数控机床回转轴几何误差辨识及补偿摘要随着科学技术的飞速发展，人们的生活水平不断提高，社会对具有复杂空间曲面，以及高精度的机械零部件的需求越来越大。五轴数控机床已被广泛应用于具有复杂空间曲面的机械零部件的加工中。回转轴是五轴机床的重要组成部分，五轴机床切削工件时，能改变刀具的方向。由于五轴机床刚度较低且其加工精度没有三轴机床的加工精度高，提高五轴机床的加工精度就成了人们关注的重点。直线轴的几何误差已得到国内外科研人员的广泛研究并取得了一定的成果，五轴机床回转轴几何误差的辨识及补偿方法是本文的主要研究内容。本文首先讨论了回转轴静止误差的辨识及补偿方法。针对回转

2、轴的静止误差，本文设计了球杆仪的6种测量模式。在这6种测量模式中，一个回转轴转动，同时两个直线轴配合插补使球杆仪作圆运动。根据多体系统误差理论建立球杆仪读数的数学模型，推导单个误差元素在6种测量模式下对球杆仪读数的影响，并仿真分析这些误差元素对球杆仪读数的影响效果，然后将球杆仪运动轨迹的偏心与回转轴静止误差元素联系起来，辨识出回转轴静止误差，并给出了回转轴静止误差补偿的思路。接着，本文讨论了回转轴运动误差的辨识及补偿方法。针对回转轴的运动误差，设计了球杆仪的5种测量模式来检测回转轴的运动误差。在这5种测量模式检测的过程中，只有一个回转轴在转动，其余的轴都是静止的。这样球杆

3、仪的读数就只包含了转动的那个回转轴的运动误差而不受其他轴运动误差的影响。根据多体系统误差理论建立球杆仪读数的数学模型，并推导在5种测量模式下球杆仪读数的数学表达式，忽略其它误差因素的影响，如球杆仪的安装误差，联立5个数学表达式推导出回转轴运动误差的辨识公式，从而辨识出回转轴的运动误差，并给出了回转轴运动误差补偿的思路。回转轴几何误差的辨识及误差补偿是提高五轴机床加工精度的关键。因此，本文所讨论的回转轴几何误差的辨识及补偿方法是对五轴机床回转轴进行实际的几何误差补偿以提高五轴机床加工精度的基础和必要的前期工作，有着很强的实用性。关键词：五轴数控机床；回转轴；几何误差；误差辨

4、识；误差补偿论文类型：应用基础本研究得到“国家科技重大专项高速精密数控机床动态综合误差补偿技术（编号：I2009ZX04014-023）”的资助ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsciencetechnology,people’slivingstandardsareimprovingunceasinglyandthecommunityneedmoreandmoremechanicalpartswithcomplexspacecurvedsurfaceandhighprecision,suchasbladeandpropellerinthel

5、argerotatingmachinery.Fiveaxesncmachinetoolshavealreadybeenwidelyusedtomachinethemechanicalpartswithcomplexspacecurvedsurface.Rotarytableisanimportantpartoffiveaxismachinetool.Withlowrigidity,themachiningaccuracyoffiveaxismachinetoolislowerthanthatofthreeaxismachinetool,thentoimprovingthe

6、machiningaccuracyoffiveaxismachinetoolbecomesthekeystoneofthescientists’research.Becausethegeometricerrorcompensationofthreeaxismachinetoolhasbeenstudiedbythescientistsathomeandabroad,thegeometricerroridentificationandcompensationoftherotarytableinfiveaxismachinetoolarethemaincontentsinth

7、ispaper.Thegeometricerrorofrotarytablehastwogroups.Oneisthelinkerror,anotherismotionerror.Firstly,thispaperdiscussesthemethodtoidentifyandcompensatelinkerrorelementsofrotarytable.Consideringthelinkerrorofrotarytable,thispaperdesignsixtestsofballbartodetectthelinkerr