五軸數控機床運動誤差辨識及加工精度預測技術研究.pdf

1、隨著技術的進步，制造行業(yè)對具有復雜幾何形狀和高尺寸精度的機械零部件的需求急劇增加，五軸數控加工機床已經被廣泛應用于模具和具有復雜形狀的機械零部件的加工，例如航空部件和渦輪葉片等。與三軸機床相比，五軸機床多出2個旋轉自由度，當機床在加工自由曲面時它能為切削工件提供直接的坐標，并且可以通過改變刀具的方向來優(yōu)化切削性能。但是機床結構復雜程度的增加也給機床加工精度的提高帶來一定的困難，這主要是由于五軸機床中的直線軸與旋轉軸的聯動和由運動誤差耦合

2、引起的復雜數學模型使得相關技術的應用非常困難。據此本文從以下兩方面來進行五軸機床運動誤差辨識技術的研究：
　　 首先，進行基于雙球桿儀的運動誤差辨識技術研究。針對雙軸旋轉工作臺五軸數控機床，運用齊次變換矩陣建立了基于雙球桿儀的五軸機床運動誤差模型。為了測量雙軸轉臺五軸數控機床的運動誤差，提出一種基于雙球桿儀的五軸機床運動誤差分離方法。此方法主要是通過控制數控機床的運動，使機床的任意1個旋轉運動軸與2個直線動軸構成三軸聯動而另外2

3、個運動軸保持靜止，據此設計了6種機床運動軌跡來測量空間誤差。在測量過程中采用雙球桿儀來測量主軸與工作臺之間的相對距離，將所測特定位置處的長度值代入誤差模型即可得出機床的運動誤差。該方法大大簡化了數學模型的計算和誤差分離的整個過程。通過仿真分析表明：此方法可以非常精確地分離出五軸數控機床的旋轉工作臺的所有8個運動誤差，是一種非常有效而簡便的五軸數控機床運動誤差測量方法。
　　 其次，進行基于斜置錐臺的運動誤差辨識與加工精度預測技術

4、研究。提出一種基于錐臺曲面特征的五軸機床誤差分離方法，并建市了錐臺的五軸聯動加工運動誤差模型。根據該模型進行了錐臺側面的圓度誤差仿真分析，從仿真結果可以看出各個運動誤差項對錐臺側而網度的影響程度不同，角度誤差一般比甲移誤差的影響程度人很多。同時針對錐臺側面的加工精度進行五軸機床運動誤差分離的研究，利用非線性回歸分析方法分別推導出基于錐臺側血圓度誤差利基于錐臺側面母線斜角誤芹的運動誤芹的最小二乘估計值。仿真分析結果表明本章所提出的運動誤差