三轴数控机床通用几何误差软件补偿技术的研究

【摘要】： 本文是以如何提高数控机床加工精度为目的而展开的。在国内外现有研究成果基础上，针对数控机床误差补偿领域现存的问题，对3～5轴数控机床进行抽象总结，应用多体系统误差分析理论建立了数控机床误差情况下的通用运动模型，解决了基于多体系统理论的通用误差模型与通用误差补偿软件开发的内在关联环节，攻克了对不定结构模型的计算机自动求解问题，针对三坐标数控机床详细讨论了误差补偿的计算方法，将面向对象的思想与多体系统相结合，编写了三坐标通用误差补偿软件，通过软件仿真与实验验证相结合的方法证明了本文提出的建模方法、不定结构模型计算机自动求解与软件误差补偿的可行性、有效性、正确性。 将多体系统误差分析引申为矩阵,描述物体间的相对方位变得很方便。对常用数控机床进行分析，将机床机构归结为由“工件一机架”和“刀具一机架”两条运动链组成，根据多体系统误差分析方法建立了通用数控机床误差模型。计算机自动求解问题是应用通用误差模型进行通用误差补偿软件开发的关键环节，文中运用大量篇幅论述了通用模型下计算机自动求解算法以及三坐标机床应用通用模型进行软件误差补偿时，计算求解过程，并提出了数控机床基本运动形式的数控指令补偿方法。 补偿软件的编写是误差补偿技术走向实用化的重要步骤。作者花费了大量的时间完成了软件的设计、编写，软件具有模型通用、操作简便易用等特点，采用VC++6.0编写，在Windows98/2000/XP下调试通过。对北人集团的S-1500数控铣床沿X、Y和Z三个方向运动时的位移量误差进行了实验验证，针对印刷机的关键部件——滚筒，进行了误差补偿实验，通过比较补偿前后精度定量给出了软件误差补偿的效果。