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加工中心的误差补偿研究

作　者: 李宝忠
导　师: 李峻勤；范晋伟
学　校: 北京工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 数控机床多体系统误差补偿误差参数辨识软件仿真
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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引　用: 7次
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内容摘要

课题首先以多体系统运动学理论为基础，建立了数控机床的运动模型，运动误差模型，以及刀具相对于被加工工件沿理论刀具路线精确运动时的相对运动约束方程，揭示出数控机床实现精密加工的必要条件和误差补偿的实质。然后根据数控机床实现精密加工的充分必要条件（要通过金属切削过程获得高质量的产品，就必须保证数控机床的刀具中心的实际运动轨迹，与待加工工件上经理论计算获得的理论刀具中心轨迹完全一致），推导出刀具路线，数控指令和刀具轨迹之间的关系，为数控机床误差补偿计算，仿真计算提供了理论基础。在此基础上，开发了误差补偿软件，通过修正数控指令，实现误差补偿的新思路。数控机床误差参数的正确辨识是数控机床补偿的必要前提条件。利用几何法和多体系统运动学理论推导出十八个误差辨识方程，并根据误差测量方程组系数矩阵必须满秩的条件，利用双激光干涉仪对三轴进行了位移量误差和不直度误差测量。利用开发的误差辨识软件，解得各测量点的十八个误差参数，即机床工作台的三个线位移误差和三个角位移误差，机床滑座的三个线位移误差和三个角位移误差，机床主轴箱的三个线位移误差和三个角位移误差。考虑到安全，成本等各方面的原因，有必要对补偿前后做仿真处理。仿真具体可以体现在补偿前后的刀具轨迹和工件的理想轨迹。通过仿真补偿前的刀具轨迹，计算出加工工件的具体误差，就可以用这些数据和实际测得的误差数据进行比较，来进一步验证工作的正确性，如果出现很大的偏差，就要进一步查找原因了。主要的任务是仿真3条路线：理想情况下刀具轨迹路线，在有误差的情况下补偿前的刀具轨迹路线和在有误差的情况下补偿后的刀具轨迹路线，初步了解补偿的效果。实验验证了误差补偿方法的正确性。在北人集团的加工中心车间在德国西门子S-1500三轴立式龙门加工中心加工了一滚筒，实验证明补偿后牙垫基准面距离滚筒中心线的等高度精度明显提高。而且补偿前的误差值和仿真结果基本一致，从而又验证了补偿方法的正确性。

全文目录

第一章绪论  6-10
  1．1 我国印刷工业的现状  6-7
  1．2 分析影响印刷质量的因素  7
  1．3 误差补偿  7-9
  1．4 课题的必要性  9-10
第二章多体系统运动理论  10-16
  2．1 多体系统拓扑结构  10-11
  2．2 变换矩阵  11-12
  2．3 理想条件下建立多体系统运动学方程  12-13
  2．4 有误差条件下建立多体系统运动方程  13-14
  2．5 建立多体系统运动误差方程  14-16
第三章数控机床运动建模  16-34
  3．1 数控机床运动结构分析  16-17
  3．2 数控机床拓扑结构的描述  17-18
  3．3 S-1500三轴立式龙门数控加工中心运动方程的建模实例  18-34
    3．3-1 S-1500三轴立式龙门加工中心的几何描述  19-20
    3．3-2 S-1500三轴立式龙门加工中心的运动方程  20-25
    3．3-3 刀具路线、数控指令、刀具轨迹间的关系  25-30
    3．3-4 数控机床基本运动形式的数控指令补偿方法  30-34
第四章数控机床几何误差参数辨识方法的研究及实验  34-55
  4．1 用几何的方法比较直观的来说明求解过程和原理。  35-39
  4．2 运用多体运动学理论建立相临体相对位移时部分误差参数辨识模型  39-41
  4．3 实验原理，实验数据分析及结果  41-55
    4．3-1 实验原理  41-42
    4．3-2 实验数据  42-52
    4．3-3 数据分析及结果  52-55
第五章计算机工具及成果  55-65
  5．1 实验数据处理  55-58
  5．2 误差补偿  58-63
  5．3 现场实验结果  63-65
第六章结论  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-70

加工中心的误差补偿研究

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