數(shù)控機(jī)床幾何誤差及其補(bǔ)償方法研究_畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-10-30 12:00本頁面
【正文】 這種誤差又稱為“讓刀”，它造成加工零件的形狀畸變，尤其當(dāng)加工薄壁工件或使用細(xì)長(zhǎng)刀具時(shí)，這一誤差更為嚴(yán)重。導(dǎo)致加工工件的表面質(zhì)量惡化和幾何形狀誤差。 外界干擾誤差 由于環(huán)境和運(yùn)行工況的變化所引起的隨機(jī)誤差。 上面的誤差可按照誤差的特點(diǎn)和性質(zhì)，歸為兩大類：即系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤 南華大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 3 頁，共 9頁 差。數(shù)控機(jī)床的幾何誤差是其主要組成部分，也具有可重復(fù)性。 隨機(jī)誤差具有隨機(jī)性，必須采用“在線檢測(cè) —— 閉環(huán)補(bǔ)償”的方法來消除隨機(jī)誤差對(duì)機(jī)床加工精度的影響，該方法對(duì)測(cè)量?jī)x器、測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格，難于推廣。隨機(jī)誤差補(bǔ)償要求“在線測(cè)量” ，把誤差檢測(cè)裝置直接安裝在機(jī)床上，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。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，成本太高，經(jīng)濟(jì)效益不好。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“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)。 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。迄今為止，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： 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。較早進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)膽?yīng)是 Hocken 教授，針對(duì)型號(hào) Moore 5Z(1)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，在 16小時(shí)內(nèi)，測(cè)量了工作空間內(nèi)大量的點(diǎn)的誤差，在此過程中考慮了溫度的影響，并用最小二乘法對(duì)誤差模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。 1985 年G. Zhang 成功的對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行了誤差補(bǔ)償。使用激光干涉儀和水平儀測(cè)量得的 21 項(xiàng)誤差，通過線性坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差合成，并 南華大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 5 頁，共 9頁 實(shí)施了誤差補(bǔ)償。 除了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差補(bǔ)償以外，數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)难芯恳踩〉昧艘欢ǖ某晒?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)。 Chen et al 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。 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。將該誤差矩陣存入計(jì)算機(jī)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。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（分辨率 m，重復(fù)精度 1μ m），進(jìn)行了類似的工作。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。 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。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面的研究也取得一定進(jìn)展。 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。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。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)。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。 在國(guó)內(nèi)，許多研究機(jī)構(gòu)與高校近幾年也進(jìn)行了機(jī)床誤差補(bǔ)償方面的研究。1997 年天津大學(xué)的李書和等進(jìn)行了機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)慕：蜔?誤差補(bǔ)償?shù)难芯俊?1998 年上海交通大學(xué)的楊建國(guó)進(jìn)行了車床熱誤差補(bǔ)償?shù)难芯俊? 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)。 南華大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁，共 9頁 參考文獻(xiàn) 1. 倪軍 .數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償研究的回顧與展望 [J].中國(guó)機(jī)械工程 ,1997,8(1):29~32. 2. Ramesh R, Mannan M A, Poo A N. Error pensation in machine tools — a review part I: geometric, cuttingforce induced and fixturedependent errors. International Journal of Machine Tools amp。 Manufacture,2020, 40:1257~1284. 5. Leete D J. Automatic pensation of align
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