收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于特征样件的三轴数控铣床误差测量方法研究

赵磊  
【摘要】:目前精密/超精密加工产品在航空航天、生物医学、微型通信等领域中被广泛应用并扮演着日益关键性角色,同时这些领域迅猛发展也对产品精度提出了越来越苛刻的要求,如何提高产品的精度将是机械加工所面临的巨大挑战。机床作为加工产品的母机直接影响着产品的精度,故为保证产品精度首先需要采取合理措施以提高机床的精度等级。大量实践证实误差补偿法已是提高机床精度最为经济有效的方法,而实现误差补偿的首要条件则是辨识/预测出机床各项误差源。当前测量机床误差的方法虽然繁多,但是仍不能满足工业界的亟需,故本课题提出了基于特征样件的机床误差测量方法,以期提供一种新颖实用的误差测量方式。因为样件是机床实际加工而得,故所识别出的机床各项误差更能反映出机床在加工过程中的动态特性,由于该方法的快速便捷性和高效多用性可预测出其在工业界具有广阔的潜在应用空间。为此本文针对基于特征样件的三轴数控铣床误差测量方法的关键性基础问题进行了研究。 由于机床众多误差源的存在,使得加工工件存有各种形位误差如直线度、位置度等。为了建立工件上形位误差与机床各项误差的解析关系,本文基于多体系统运动学理论对机床进行了数学解析。以FXYZ三轴铣床为研究对象,通过低序体阵列和自由度列表实现了对三轴铣床结构的数学描述,借助于理想特征矩阵、误差特征矩阵的叠乘建立了刀具成形点相对于工件的空间误差模型。同时基于机床垂直度误差的数学定义,将三轴铣床的21项误差等效简化为18项独立的误差参数。这些数学表述为下述误差辨识奠定了数学分析基础。 在所建立的空间误差模型基础上反求出相关几何要素集及其之间位置参数关系。在由这些几何要素集构成的系列样件上选择合理成形点的位置参数,辨识出了三轴铣床的18项当量误差并给出了这些当量误差的解析式,基于这18项当量误差进一步获得三轴铣床的21项误差。针对样件测量过程中,三坐标测量机坐标系与工件坐标系不统一这一关键性问题,建立了坐标系间空间位姿模型,实现了工件上几何要素的坐标值在这两个坐标系内的互换。至此就完整地建立了基于特征样件的三轴铣床误差辨识/测量方法的理论链。同时基于系列样件设计出了能够辨识出FXYZ三轴铣床21项误差的特征样件,即XY平面特征样件和Z向特征样件。 文中采用MATLAB编程构建了基于特征样件的误差辨识方法的仿真系统。为了测试理论链中模型的鲁棒性及保证仿真系统运行的客观性,机床的各项误差、坐标系间变换角度等关键性参数均由随机函数产生,并引入了正态分布函数表征测量过程中存在的随机性误差。多次随机性的仿真结果显示刀具半径、成形点位置参数、几何要素的位置参数、测量过程的随机误差等对辨识精度均有影响,合理选择这些参数可使当量误差出色地逼近机床的实际误差,这就从模型仿真角度说明了所建理论链是正确合理的。 本文最后在XYFZ三轴数控铣床上进行了实验研究来验证本文所提误差测量方法的可行性。基于样件建立了铣床X导轨广义直线度的数学解析,通过样件的实际加工与测量获得了基于样件的X导轨广义直线度误差;在实验中采用激光跟踪仪实时测量X导轨运行过程中的实际位姿并从中分离出基于激光跟踪仪的X导轨广义直线度。两个广义直线度的对比结果表明基于特征样件的三轴铣床误差测量方法是具有实际可行性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨永生;;数控机床几何误差检测补偿技术[J];自动化应用;2011年07期
2 穆荣光;连杆结合面与螺纹垂直度误差测量[J];机械工人.冷加工;1994年04期
3 李斌;丁明宇;毛新勇;;基于三维步距规的数控机床误差辨识研究[J];中国机械工程;2008年11期
4 王香远;;形状位置误差测量中的最小条件法程序设计与实践[J];航空精密制造技术;1984年01期
5 卢才富;工装的非圆定位孔位置度误差测量[J];机械工人.冷加工;1997年02期
6 潘汉军,刘娅;同轴度误差测量方法分析[J];现代制造工程;2004年08期
7 光动;;解析机床定位误差测量及补偿[J];工具技术;2007年07期
8 王民;胡建忠;昝涛;费仁元;;五轴数控机床运动误差建模与测试技术[J];北京工业大学学报;2010年04期
9 张虎,周云飞,陈吉红,师汉民;数控机床补偿误差的激光干涉仪识别技术[J];华中科技大学学报(自然科学版);2001年12期
10 张虎,周云飞,唐小琦,师汉民;数控机床空间误差的无模测量与补偿[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年01期
11 潘汉军,刘娅;同轴度测量误差的分析与探讨[J];现代制造工程;2004年11期
12 石勇;魏永庚;刘文涛;;并联加工中心加工数据处理[J];机械设计;2010年01期
13 黄富贵;郑育军;;直线度误差测量采样方案的研究[J];工具技术;2007年10期
14 费国强;周世友;王康懿;;真空壳体上法兰的焊接及形位误差测量[J];机械工程师;2009年07期
15 王锴;邳志刚;苑鹏涛;师楠;;齿轮误差快速测量系统的设计[J];工矿自动化;2010年04期
16 翁迅;程国全;翁海珊;高青风;;基于误差分离技术的斜轧复杂型面轮廓度误差在线检测方法研究[J];塑性工程学报;2006年06期
17 王长江;胡元;梁允魁;;钣金件弯曲回弹的机理分析及补偿校正措施[J];中国高新技术企业;2011年01期
18 李琴兰;罗海玉;;机床的选型及安装调试[J];机械研究与应用;2006年04期
19 陆黎明;;普通车床数控改造实例研究[J];科技信息(学术研究);2008年11期
20 范晋伟;王波雷;张涛;宋嵩;;基于能量输入与耗散反馈原理的机床热变形预报方法的研究[J];机床与液压;2010年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何庆;桂贵生;仓公林;;HSM机床选配性分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 魏小红;肖乃宽;;五轴机床维修实例[A];陕西省机械工程学会九届二次理事扩大会议论文集[C];2010年
3 刘兵;徐华;钱龙华;周国栋;;依存信息在蛋白质关系抽取中的作用[A];第五届全国青年计算语言学研讨会论文集[C];2010年
4 刘向宇;杨晓春;于戈;;一种基于特征类的高精度隐私保护数据发布方法[A];第二十二届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2005年
5 于步翠;;洛氏硬度计检定示值误差测量不确定的评定与表示[A];江苏计量测试学术论文集(2009)[C];2009年
6 余新;平夏;童云飞;;浅谈数控机床的验收[A];江苏省计量测试学术论文集(2010)[C];2010年
7 王辉;;用加工中心加工变速器壳体的工艺分析[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
8 李满春;周丽彬;;基于特征的空间数据库模型设计与实现[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
9 桂林;吴俊庭;陈定方;;桥式龙门直线同步运动的位置控制方案分析[A];2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集(湖北专集)[C];2005年
10 李斌;毛新勇;师汉民;刘红奇;李曦;;数控机床空间误差检测的三维步距规装置研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈金华;数控机床误差补偿关键技术及其应用[D];上海交通大学;2008年
2 张金萍;基于特征的通用工件立体识别及其关键技术的研究[D];东北大学;2008年
3 陈锡侯;新型时栅位移传感器研究[D];重庆大学;2007年
4 梅健强;基于特征的时变流体可视化研究[D];天津大学;2012年
5 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 付哲;基于特征的面向对象虚拟GIS数据模型及其应用研究[D];吉林大学;2006年
7 琚娟;基于特征的数字城市地下空间建模技术研究与应用[D];同济大学;2007年
8 姜杉;基于特征零件结构并行设计技术研究[D];天津大学;2004年
9 张丽;漩涡检测与基于特征的流体可视化方法研究[D];山东大学;2013年
10 郭彦;基于特征思想的高分辨率格式的研究和应用[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵磊;基于特征样件的三轴数控铣床误差测量方法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
2 邱婷婷;基于特征进程和数据挖掘的P2P流量识别技术[D];西安电子科技大学;2011年
3 杨建军;现场修复机床模块化设计与动态特性分析[D];兰州理工大学;2011年
4 李新平;考虑结合面特性的机床精度数字化设计系统研究与设计[D];南京理工大学;2012年
5 郭虎;用于现场修复的机床设计与研究[D];中北大学;2013年
6 徐徐;高档数控机床精度分配设计与优化方法及应用研究[D];浙江大学;2013年
7 孙立全;汽车刹车总泵主缸体研磨机的研制[D];长春理工大学;2012年
8 陈勇;MT机床公司国内竞争力战略研究[D];兰州大学;2010年
9 刘萌;基于特征的归纳式迁移学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 陈天奇;基于特征的矩阵分解模型[D];上海交通大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 魏盼生;构筑珠港“一带二区三轴四板块”[N];汕头日报;2011年
2 白如冰;沈飞全面启动C919结构部段样件研制[N];中国航空报;2010年
3 本报记者  韩金池;税收杠杆倾向外企 国产机床展翅难高飞[N];中国工业报;2006年
4 本报记者 刘英司建楠;企业模式与特点明显 再制造产品受市场认可[N];中国工业报;2008年
5 美国《Network World》 供本报专稿;桌面反病毒走向“末日”?[N];网络世界;2007年
6 陈循介;何去何从 三大问题考问中国机床[N];中国工业报;2005年
7 实习记者 张自芳;福州规划“一区三轴八新城”[N];中国经济导报;2011年
8 夏先清;厂房里,机器轰鸣声又响起来了[N];经济日报;2008年
9 周童;首版同步建模技术Solid Edge发货[N];计算机世界;2008年
10 特约记者 赵学义;为创新提供快速通道[N];中国机电日报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978