学海网

硕士论文-数控机床精度及误差补偿技术，正文共58页，27761字，附英文翻译。
摘要
加工精度是机床最重要的性能指标之一。本课题运用多体系统运动学为核心的误差分析理论体系，对三轴数控机床精度问题进行了系统、全面的分析，并重点在数控机床误差测量、误差分析建模、误差辨识以及软件误差补偿等方面开展深入研究，通过机床误差模型，揭示误差从机床零部件到被加工零件的传递规律，给出了精度预测，并对机床进行了软件误差补偿以提高加工精度。本文主要从以下几个力面的内容进行了研究和
探讨：
1.研究了机床的测量方法，比较了数控机床传统的和先进的误差测量工具和测量方法，并对球杆仪、激光干涉仪等先进测量仪器的测量原理和应用方法进行了分析总结。
2.研究了机床的精度分析的基本理论及其评定标准，对多体系统运动学以及基于该理论的机床误差建模、误差辨识及误差补偿的方法作了系统的探讨。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。
3.详细分析了12线误差分析方法，应用误差辨识软件，解得各测量点的十八个误差参数，再根据实际情况求解三项垂直度误差，最后得到了所有的21项几何误差。
4.建立了三轴数控机床的通用精度分析模型，还以XK713三轴数控机床为例给出了理想运动模型、有误差运动模型和空间误差模型等的分析表达式。基于直接计算法修正理论数控指令的软件误差补偿，从模型的选择，参数的识别，数控指令的转换都实现了人机交互模式，应用起来直观易用，操作方便。
通过此项技术的误差补偿，机床的各项误差都有所降低，达到了提高机床加工精度的目的。但是本课题的成果尚未应用到生产实际中，在今后的研究中，还要进行大量的实验，取得大量的测量数据，为今后该方法的实际应用奠定基础。
关键词：数控机床,几何误差,多体系统,误差补偿

目录
1.绪论..........1
1.1数控机床的发展与应用....1
1.2课题研究的意义.........4
1.3数控机床精度分析及误差补偿的基本概念..........7
1.3.1误差元素的检测.....7
1.3.2误差元素的建模......8
1.3.3误差补偿.9
1.4国内外相关技术研究动态.10
1.5本课题的研究内容.......12
2.几何误差的测量方法.......14
2.1机床的误差测量技术.....14
2.2球杆仪的应用与测量原理.15
2.2.1球杆仪的应用.......15
2.2.2球杆仪的误差测量原理..........17
2.2.3球杆仪测量的误差分析..........18
2.3激光干涉仪的应用与测量原理........20
2.3.1测量系统组成.......20
2.3.2激光干涉仪的调整...21
2.3.3激光干涉仪的测量原理..........21
2.3.4激光干涉仪的测量误差..........24
2.4本章小结....26
3.数控机床的几何误差分析理论..........27
3.1数控机床的误差分类.....27
3.2数控机床精度分析的基本理论........30
3.2.1数控机床的定位误差.30
3.2.2数控机床的误差评定标准........32
3.3多体系统运动误差分析理论..........34
3.3.1多体系统的描述.....34
3.3.2理想条件下多体系统运动学方程..36
3.3.3实际运动的变换矩阵.38
3.4三轴数控机床的多体系统综合分析....40
3.4.1数控机床加工系统及其拓扑结构..41
3.4.2相邻体间坐标变换矩阵..........43
3.5本章小结....43
4.数控机床的误差参数辨识研究..........45
4.1误差的测量辨识方法.....45
4.2几何误差的12线法测量辨识.........45
4.3采用激光干涉仪的误差测量分析......50
4.4采用球杆仪的误差综合分析..........60
4.5本章小结....61
5.数控机床的误差补偿.......62
5.1误差补偿的实现与分类...62
5.2软件误差补偿过程.......64
5.2.1刀具路线至数控指令的关系式....67
5.2.2数控指令至刀具轨迹的关系式....69
5.2.3实际数控指令的生成计算.......69
5.2.4误差补偿实验及结果.70
5.3误差补偿后的综合测量分析..........75
6.结论与展望...77
参考文献........78
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果......82