數(shù)控機(jī)床幾何誤差及其補(bǔ)償方法研究_畢業(yè)論文(參考版)
2024-08-31 12:00本頁面
【正文】 Manufacture,2020, 40: 1235~1256. 3. J. Ni, Study on online identification and forecasting pensatory control of volumetric errors for multiple axis machine tools. PhD dissertation, University of WisconsinMadison, 1987. 4. Ramesh R, Mannan M A, Poo A N. Error pensation in machine tools — a review Part II: thermal errors. International Journal of Machine Tools amp。通過誤 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)。 1996到 2020年在國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家 863計(jì)劃項(xiàng)目的支持下，華中科技大學(xué)開展了對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差補(bǔ)償以及基于切削 南華大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁，共 9頁 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。1998 年天津大學(xué)的劉又午等采用多體系統(tǒng)建立了機(jī)床的誤差模型，給出了幾何誤差的 22 線、 14 線 、 9 線激光干涉儀測(cè)量方法， 1999 年他們還對(duì)數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償進(jìn)行了全面的研究，取得了可喜的成果。1986 北京機(jī)床研究所開展了機(jī)床熱誤差的補(bǔ)償研究和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的補(bǔ)償研究。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。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。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。 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。 2020 年美國(guó) Michigan 大學(xué) Jun Ni 教授指導(dǎo)的博士生 Chen Guiquan 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。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，還沒有完全合適 南華大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁，共 9頁 的儀器，也限制了該方法的進(jìn)一步運(yùn)用和發(fā)展。進(jìn)一步考慮到溫度的影響，每間隔 小時(shí)測(cè)量一次，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。類似的研究主要有 et al，通過測(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。 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。 EungSuk Lea et al 幾乎使用了同 G. Zhang 一樣的測(cè)量方法，對(duì)三坐標(biāo)Bridge port 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。 et al 更進(jìn)一步將該方法運(yùn)用于在線的誤差補(bǔ)償 ,獲得了比較理想的結(jié)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)。 XY 平面上測(cè)量試驗(yàn)表明，補(bǔ)償前 ,在所有測(cè)量點(diǎn)中誤差值大于 20μ m 的點(diǎn)占 20％，在補(bǔ)償后，不超過 20％的點(diǎn)的誤差大于 2μ m，證明精度提高了近 10 倍。測(cè)量了工作臺(tái)平面度誤差，除在工作臺(tái)邊緣數(shù)值稍大，其它不超過 1μ m，驗(yàn)證了剛體假設(shè)的可靠性。由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)直接從激光干涉儀獲得，考慮了角度和直線度誤差的影響，獲得比較滿意的結(jié)果。對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行位置誤差測(cè)量的當(dāng) 屬 Leete, 運(yùn)用三角幾何關(guān)系 ,推導(dǎo)出了機(jī)床各坐標(biāo)軸誤差的表示方法 ,沒有考慮轉(zhuǎn)角的影響。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)誤差的補(bǔ)償可有效的提高機(jī)床的精度，甚至可以提高機(jī)床的精度等級(jí)。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。文獻(xiàn) [4] 進(jìn)行了溫度的在線測(cè)量和補(bǔ)償，未能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。隨機(jī)誤差補(bǔ)償對(duì)機(jī)床的誤差性質(zhì)沒有要求，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。 南華大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁，共 9頁 二 幾何誤差補(bǔ)償技術(shù) 針對(duì)誤差的不同類型，實(shí)施誤差補(bǔ)償可分為兩大類。利用該特性，可對(duì)其進(jìn)行“離線測(cè)量”，可采用“離線檢測(cè) —— 開環(huán)補(bǔ)償”的技術(shù)來加以修正和補(bǔ)償，使其減小，達(dá)到機(jī)床精度強(qiáng)化的目的。 數(shù)控機(jī)床的 系統(tǒng)誤差是機(jī)床本身固有的誤差，具有可重復(fù)性。 其它誤差 如編程和操作錯(cuò)誤帶來的誤差。 檢測(cè)
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