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数控机床通用误差补偿技术研究

卢绍青  
【摘要】: 本课题以多体系统理论为基础,分析了三坐标数控机床的所有运动形式,建 立了各种类型三坐标数控机床的运动模型,并从中概括出通用性的运动模型,其 中包括从工件坐标系映射到机床参考坐标系和从机床参考坐标系映射到工件坐 标系两种情况,每种情况又包括理想情况下和存在误差情况下的运动模型,解决 了三坐标数控机床运动误差补偿的通用性问题。 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。应用误差辨识软件,解得各测量点的十八个误差参数,即每个运动方向的 三个位移误差和三个位置误差,再根据实际情况获得三项垂直度误差,得到了所 有的21项误差。 有了机床运动模型和辨识后的误差参数,可以对数控机床进行误差补偿,得 出刀具路线、数控指令和刀具轨迹之间的关系,对原始数控指令进行误差补偿处 理,得到修正后的数控指令,即可实现对工件的精密加工。为了验证通用误差补 偿系统的正确性,本文进行了仿真验证和实验验证,给出了理想刀具轨迹,实际 刀具轨迹和修正后的刀具轨迹,可以直观的看到补偿后的效果,证明了误差补偿 方法的正确性,为今后应用到生产实际奠定了基础。 软件部分用VC编写,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,数控指令转换是通过文件来实 现的,即通过输入原始数控指令的路径文件名,便可生成补偿后的数控指令文件, 以便与计算机连接。


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