基于機床誤差建模的加工精度預測研究.pdf

1、隨著先進制造技術不斷向更高的層次發(fā)展，使得零件的加工質量得到了顯著的改善。數控機床是整個機械行業(yè)的必備機器，為了權衡機器的整體性能，把其加工精度作為關鍵衡量項目之一。因此，展開機床誤差研究的目的就是為了改善機床整體的加工質量。在機床加工時，機床工作臺和刀具必然要產生相對運動，由于影響加工過程的因素多種多樣，刀具和工件經過運動到達的實際位置總會和預計位置有所偏差。機床的加工精度就取決于它們之間相對運動的配合程度，相對運動產生的誤差越小，加

2、工精度越精確，因此研究機床自身對工件加工質量的影響具有重要的理論和實際意義。利用運動學的建模原理可以對這一誤差進行計算。
　　本文在此背景下，以三軸聯(lián)動機床為研究對象，提出了一種基于機床幾何誤差模型的加工精度預測方法，結合機床綜合誤差模型、工藝參數、刀具軌跡等進行加工誤差預測，加工表面為端面和圓柱面兩種典型的加工面，通過仿真得到了有誤差的加工表面及加工精度參數，可為加工路徑規(guī)劃、機床設計等提供理論參考，具體的研究內容有:
　

3、　(1)針對目前機床加工誤差建模的發(fā)展概況，對國內外研究現狀進行總結歸納，指出目前研究存在的不足，正是由于現有研究的不足，使得本課題的研究方向得以明確，并以此為研究思路展開論述。
　　(2)在對機床誤差元素建模前，先要明確影響機床加工誤差的因素有哪些，以及這些誤差對應的誤差源是什么。由于誤差因素多種多樣，將每一項因素都考慮在內是不現實的，因此本文從主要影響因素入手，從運動學的角度對機床幾何誤差進行了詳細分析，概括出26項主要幾何誤

4、差分量。此外還探討了誤差元素的檢測技術，精確的測量技術保障了誤差建模及精度預測的數據來源。
　　(3)以齊次坐標變換原理為理論依據，建立了三軸機床典型結構的幾何誤差數學模型，表述了各部件的誤差量是如何通過機床的結構和運動定量地變換為刀具和工件在空間的相對位置關系。為了便于建模需要建立一系列坐標系，研究目標是確定刀具與工件之間的相對位置，它們的相對運動可以用機床運動鏈中部件的相對運動來描述，這一描述過程即為建模的過程，各誤差分量對機

5、床加工精度的影響可以用建立的模型來進行分析和預測，為加工精度預測仿真等工作建立了理論鋪墊。
　　(4)通過對誤差模型中的誤差元素進行有效地檢測和辨識才能很好地運用該模型。將模型中的基本誤差元素轉化為易于測量的部件誤差，即可獲得各個誤差分量。然后對各個誤差元素分量進行建模，將獲取的離散測量值用數值擬合的方法進行擬合，幾何誤差分量可以用位移相關的函數來表示，建立的函數只含有位移一個自變量，這種建模方法能直觀反映出該誤差分量的變化趨勢及