【正文】 形引起的誤10%～20%，熱變形誤差占20%～40%。而對(duì)于精密數(shù)控機(jī)床上的加工，熱變形引起的加工誤差所占比例可達(dá)40%～70%。 影響滾珠絲杠定位精度的因素◆滾珠絲杠的導(dǎo)程精度和安裝精度。◆機(jī)床滾珠絲杠徑向跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)的影響?！簦谳S滑板移動(dòng)方向與工件軸線（或主軸軸線）平行度誤差的影響◆驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸的扭轉(zhuǎn)變形影響?！暨M(jìn)給傳動(dòng)部件（包括滾珠絲杠、滑體、刀架）受力引起的變形。◆進(jìn)給傳動(dòng)部件（包括滾珠絲杠、滑體、刀架）熱變形影響。◆進(jìn)給傳動(dòng)部件中間彈性環(huán)節(jié)的剛性不足引起的變形?！舸采砗痛舶暗臒嶙冃蔚挠绊憽！舻退龠M(jìn)給時(shí)的爬行現(xiàn)象的影響?！暨M(jìn)給部件高速肩動(dòng)、停止、進(jìn)給引起的慣性、變形等的影響。 本精密數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，系統(tǒng)的精度取決于組成進(jìn)給系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的精度，由下列幾部分誤差組成：滾珠絲杠副制造的誤差和由于載荷與溫度變化的作用產(chǎn)生的絲杠、螺母、軸承、聯(lián)軸節(jié)及伺服系統(tǒng)的誤差 。滾珠絲杠副制造誤差由所選絲杠副的精度決定，可按任意300mm行程內(nèi)行程變動(dòng)量V300p而定。[9]（1）絲杠的軸向變形量計(jì)算絲杠的拉伸或壓縮變形量在軸向載荷作用下，絲杠在軸線方向上被拉伸或壓縮，變形量的大小與支承方式和螺母工作位置有關(guān)。由于絲杠采用兩端固定的形式，根據(jù)材料力學(xué)求解超靜定計(jì)算式，求得變形量： （45） 式中，F(xiàn)—軸向工作載荷，N；E—彈性模量，對(duì)于鋼，E=104N/mm2； A—絲杠截面積（按底徑定），mm2；L—絲杠在支承間的受力長(zhǎng)度，mm；a,b—螺母至兩支承端的距離，mm。當(dāng)螺母運(yùn)動(dòng)到兩支承端中點(diǎn)時(shí)，變形最大，其最大變形量： （46） mm，F(xiàn)=1200N，根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，取L=400 mm，代入數(shù)值，得， mm絲杠扭轉(zhuǎn)變形所產(chǎn)生的軸向變形量絲杠工作過(guò)程中受到扭矩作用，扭轉(zhuǎn)變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化。一個(gè)導(dǎo)程的變化量： （47） 式中，—絲杠導(dǎo)程，mm； —扭矩作用下絲杠每一導(dǎo)程長(zhǎng)度兩截面上的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，rad。則絲杠受扭矩作用在支承長(zhǎng)度L上產(chǎn)生的軸向變形量： （48）根據(jù)材料力學(xué)公式，扭轉(zhuǎn)角： （49）式中，—絲杠的驅(qū)動(dòng)扭矩，Nmm；—剪切彈性模量，對(duì)鋼，G=104N/mm2；—絲杠截面慣性矩，mm4。根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇計(jì)算，已算出M=2840 Nmm，因此，得：radmm由于絲杠較短，絲杠自重彎曲所引起的軸向變形量可以忽略不計(jì)。 故可以求得在載荷作用下，絲杠的軸向變形量：mm=（2）滾珠與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量螺母體變形量包括螺母和螺母座的變形量、螺母的固定螺栓所產(chǎn)生的軸向變形量和滾珠，與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量，由于螺母和螺母座的剛性好，不考慮其變形。因采用預(yù)緊螺母，對(duì)固定螺栓的變形也略去不計(jì)。對(duì)螺母體的變形只需考慮滾珠與滾道面彈性接觸變形。取=，故有： （50）式中：R—滾道半徑，mm；、—分別為滾珠半徑、直徑，mm；—接觸角，=；—工作的滾珠數(shù)，；—軸向預(yù)緊力，N；—滾珠絲杠副公稱(chēng)直徑，mm。將各參數(shù)帶入上式，得：mm=。（3）支承滾珠絲杠的軸承的軸向變形軸承剛度為760，估算其最大軸向變形：滾珠絲杠選用0級(jí)精度，可查得其任意300mm行程內(nèi)行程變動(dòng)量：=，綜上所述，可得本車(chē)床Z軸（縱向）進(jìn)給系統(tǒng)定位誤差為：滿足定位精度要求。 X軸精度計(jì)算如Z軸精度計(jì)算方法，可同樣計(jì)算出X軸向的定位精度。結(jié)果如下： =（+）+++3=5,表明傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際誤差大于要求值。系統(tǒng)采用的是閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠有效地減小誤差，故在閉環(huán)反饋?zhàn)饔孟?，精度?yīng)能滿足要求。 誤差補(bǔ)償技術(shù)針對(duì)誤差的不同類(lèi)型，誤差補(bǔ)償可分為兩大類(lèi)。隨機(jī)誤差補(bǔ)償要求“在線測(cè)量”，須在機(jī)床上直接安裝誤差檢測(cè)裝置，在機(jī)床工作的同時(shí)，實(shí)時(shí)地測(cè)出相應(yīng)位置的誤差值，用此誤差值實(shí)時(shí)的對(duì)加工指令進(jìn)行修正。隨機(jī)誤差補(bǔ)償對(duì)機(jī)床的誤差性質(zhì)沒(méi)有要求，能夠同時(shí)對(duì)機(jī)床的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。但需要一整套完整的高精度測(cè)量裝置和其它相關(guān)的設(shè)備，成本。系統(tǒng)誤差補(bǔ)償是用相應(yīng)的儀器預(yù)先對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢測(cè)，即通過(guò)“離線測(cè)量”得到機(jī)床工作空間指令位置的誤差值，把它們作為機(jī)床坐標(biāo)的函數(shù)。機(jī)床工作時(shí)，根據(jù)加工點(diǎn)的坐標(biāo)，調(diào)出相應(yīng)的誤差值以進(jìn)行修正。要求機(jī)床的穩(wěn)定性要好，保證機(jī)床誤差的確定性，以便于修正，經(jīng)補(bǔ)償后的機(jī)床精度取決于機(jī)床的重復(fù)性和環(huán)境條件變化。數(shù)控機(jī)床在正常情況下，重復(fù)精度遠(yuǎn)高于其空間綜合誤差，故系統(tǒng)誤差補(bǔ)償能夠有效的提高機(jī)床的精度。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償方法有很多，可分為以下幾種方法： （1）單項(xiàng)誤差合成補(bǔ)償法 這種補(bǔ)償方法是以誤差合成公式為理論依據(jù)，首先通過(guò)直接測(cè)量法測(cè)得機(jī)床的各項(xiàng)單項(xiàng)原始誤差值，由誤差合成公式計(jì)算補(bǔ)償點(diǎn)的誤差分量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的誤差補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)难芯恳呀?jīng)取得了一定的成果。在1977年Schultschik教授運(yùn)用矢量圖的方法，分析了機(jī)床各部件誤差及其對(duì)幾何精度的影響，奠定了機(jī)床幾何誤差進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。Ferreira和其合作者也對(duì)該方法進(jìn)行了研究，得出了機(jī)床幾何誤差的通用模型,對(duì)單項(xiàng)誤差合成補(bǔ)償法作出了貢獻(xiàn)。,獲得了比較理想的結(jié)果。Chenetal建立了32項(xiàng)誤差模型，其中多余的11項(xiàng)是有關(guān)溫度和機(jī)床原點(diǎn)誤差參數(shù)，對(duì)臥式加工中心的補(bǔ)償試驗(yàn)表明，精度提高10倍。，對(duì)三坐標(biāo)Bridgeport銑床21項(xiàng)誤差進(jìn)行了測(cè)量，運(yùn)用誤差合成法得出了誤差模型，補(bǔ)償后的結(jié)果分別用激光干涉儀和Renishaw的DBB系統(tǒng)進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明機(jī)床精度得以提升。 （2）誤差直接補(bǔ)償法 這種方法要求精確地測(cè)出機(jī)床空間矢量誤差，補(bǔ)償精度要求越高，測(cè)量精度和測(cè)量的點(diǎn)數(shù)就要求越多，但要詳盡地知道測(cè)量空間任意點(diǎn)的誤差是不可能的，利用插值的方法求得補(bǔ)償點(diǎn)的誤差分量，進(jìn)行誤差修正，該種方法要求建立和補(bǔ)償時(shí)一致的絕對(duì)測(cè)量坐標(biāo)系。 1981年,Dufour和Groppetti在不同的載荷和溫度條件下，對(duì)機(jī)床工作空間點(diǎn)的誤差進(jìn)行了測(cè)量,構(gòu)成誤差矢量矩陣,獲得機(jī)床誤差信息。將該誤差矩陣存入計(jì)算機(jī)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。，通過(guò)測(cè)量機(jī)床工作空間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)參考件上多個(gè)點(diǎn)的相對(duì)誤差，以第一個(gè)為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后換算成絕對(duì)坐標(biāo)誤差，通過(guò)插值的方法進(jìn)行誤差補(bǔ)償，結(jié)果表明精度提高了2～4倍。Hooman則運(yùn)用三維線性(LVTDS)測(cè)量裝置,得到機(jī)床空間27個(gè)點(diǎn)的誤差(，重復(fù)精度1μm)，進(jìn)行了類(lèi)似的工作。進(jìn)一步考慮到溫度的影響，共測(cè)量8次，對(duì)誤差補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行了有關(guān)溫度系數(shù)的修。這種方法的不足之處是測(cè)量工作量大，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)多。目前，還沒(méi)有完全合適的儀器，也限制了該方法的進(jìn)一步運(yùn)用和發(fā)展。 （3）相對(duì)誤差分解、合成補(bǔ)償法 大多數(shù)誤差測(cè)量方法只是得到了相對(duì)的綜合誤差，據(jù)此可以從中分解得到機(jī)床的單項(xiàng)誤差。進(jìn)一步利用誤差合成的辦法，對(duì)機(jī)床誤差補(bǔ)償是可行的。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面的研究也取得一定進(jìn)展。 2000年美國(guó)Michigan大學(xué)JunNi教授指導(dǎo)的博士生ChenGuiquan做了這樣的嘗試，運(yùn)用球桿儀(TBB)對(duì)三軸數(shù)控機(jī)床不同溫度下的幾何誤差進(jìn)行了測(cè)量，建立了快速的溫度預(yù)報(bào)和誤差補(bǔ)償模型，進(jìn)行了誤差補(bǔ)償。Christopher運(yùn)用激光球桿儀(LBB)，在30分鐘內(nèi)獲得了機(jī)床的誤差信息，建立了誤差模型,在9個(gè)月的時(shí)間間隔內(nèi),對(duì)誤差補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行了5次評(píng)價(jià),結(jié)果表明，通過(guò)軟件誤差補(bǔ)償?shù)姆椒梢蕴岣邫C(jī)床的精度，并可保持精度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不變。 （5）誤差合成法，要求測(cè)出機(jī)床各軸的各項(xiàng)原始誤差，比較成熟的測(cè)量方法是激光干涉儀，測(cè)量精度高。用雙頻激光干涉儀進(jìn)行誤差測(cè)量，需時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)操作人員調(diào)試水平要求高。更主要的是對(duì)誤差測(cè)量環(huán)境要求高，常用于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的檢測(cè)，不適宜生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作。相對(duì)誤差分解、合成補(bǔ)償法，測(cè)量方法相對(duì)簡(jiǎn)單，一次測(cè)量可獲得整個(gè)圓周的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)可以滿足機(jī)床精度的檢測(cè)和機(jī)床評(píng)價(jià)。目前也有不少的誤差分解的方法，由于機(jī)床情況各異，難以找到合適的通用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤差分解，并且對(duì)測(cè)量結(jié)果影響相同的原始誤差項(xiàng)不能進(jìn)行分解，也難以推廣應(yīng)用。誤差的直接補(bǔ)償法，一般以標(biāo)準(zhǔn)件為對(duì)照獲得空間矢量誤差，進(jìn)行直接補(bǔ)償，少了中間環(huán)節(jié)，更接近機(jī)床的實(shí)用情況。但獲得大量的信息量需要不同的標(biāo)準(zhǔn)件，難以實(shí)現(xiàn)，這樣補(bǔ)償精度就受到限制。何誤差補(bǔ)償以及基于切削力在線辯識(shí)的智能自適應(yīng)控制的研究,取得了一些成果。 綜上所述：進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償，誤差測(cè)量是關(guān)鍵，誤差模型是基礎(chǔ)。通過(guò)誤差的補(bǔ)償，可以有效的提高機(jī)床的精度，為提升我國(guó)制造業(yè)水平作貢獻(xiàn)。第6章總結(jié)數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的助推劑，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)中有著舉足輕重的地位。而當(dāng)今社會(huì)，對(duì)加工精度的要求越來(lái)越高，很多的高新行業(yè)都離不開(kāi)精密超精密加工，精密超精密數(shù)控機(jī)床已成為展示一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的一面鏡子，因此，研究數(shù)控機(jī)床的相關(guān)結(jié)構(gòu)意義重大。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的預(yù)定內(nèi)容，在樊慶文老師的指導(dǎo)幫助下，我查閱了大量的文本、電子檔文獻(xiàn)，完成了精密數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)完整設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了精度分析。另外，花費(fèi)了大量的時(shí)間，認(rèn)真繪制完成了圖紙我對(duì)精密數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的所做研究還相當(dāng)稚嫩，但是也卓有收獲，了解了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)滾珠絲杠螺母副有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，并重新梳理了所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為了完成設(shè)計(jì)，我結(jié)合了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、公差配合等課程的知識(shí)，對(duì)這些知識(shí)的理解更為深入了，同時(shí)在一定程度上將理論和實(shí)踐結(jié)合了起來(lái)。我主要設(shè)計(jì)完成了進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并做了較基礎(chǔ)的精度，但是涉獵尚淺，特別是精度分析部分，還未能真正理解并能有所思考。如果有機(jī)會(huì)的話，可以繼續(xù)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精度的深入研究，亦可以研究數(shù)控機(jī)床的電氣部分及數(shù)控系統(tǒng)。作為一名本科畢業(yè)生，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我深為知識(shí)儲(chǔ)備的不足和經(jīng)驗(yàn)的缺乏所困擾，因此，論文中的不足和疏漏在所難免，請(qǐng)老師予以批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)[1]文懷興. 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