五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差高效檢測與綜合補(bǔ)償.pdf

1、高檔數(shù)控機(jī)床研究是《中國制造2025》和中國第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要的重大工程項(xiàng)目之一。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的研制對國家的工業(yè)實(shí)力、國防建設(shè)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。本課題在“國家科技重大專項(xiàng)”等項(xiàng)目和基金的資助下，對五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床幾何誤差的測量方法、數(shù)學(xué)建模方法和補(bǔ)償實(shí)施技術(shù)進(jìn)行研究，提出了誤差高效檢測辨識的新方法，建立了幾何誤差元素模型和體積誤差綜合數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)，通過實(shí)施誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，有效地提高了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)

2、床的空間定位精度。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　（1）建立了實(shí)用、準(zhǔn)確的五軸數(shù)控機(jī)床體積誤差綜合數(shù)學(xué)模型。以雙轉(zhuǎn)臺式五軸數(shù)控機(jī)床為例，對五軸數(shù)控機(jī)床平動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)軸和主軸的各項(xiàng)誤差元素進(jìn)行分析，運(yùn)用齊次坐標(biāo)變換法建立了五軸機(jī)床體積誤差綜合數(shù)學(xué)模型。在建模過程中，分析了誤差矩陣與理想運(yùn)動(dòng)矩陣相乘的位置問題，加入了旋轉(zhuǎn)軸相對定義的位置無關(guān)誤差PIGE誤差矩陣，使誤差綜合數(shù)學(xué)模型更加實(shí)用、簡潔和精確。
　?。?）提出了機(jī)

3、床幾何誤差激光分步體對角線測量的優(yōu)化方法。首先，在現(xiàn)有的幾何誤差激光分步體對角線檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種簡化的辨識方法，通過3條機(jī)床工作空間體對角線定位誤差的測量數(shù)據(jù)，即可辨識獲得與傳統(tǒng)方法（測量4條體對角線）相同的結(jié)果，減少了測量時(shí)間。其次，對分步體對角線測量的安裝誤差進(jìn)行研究，提出了一種優(yōu)化的測量辨識方法，通過增加3個(gè)平動(dòng)軸定位誤差的測量，可以去除安裝誤差對測量的影響，提高了測量辨識精度，同時(shí)也不失高效性。最后，介紹了旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角

4、定位誤差的檢測方法，通過測量實(shí)驗(yàn)獲得平動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)軸的各項(xiàng)誤差元素值。
　　（3）提出了五軸數(shù)控機(jī)床誤差元素的自適應(yīng)三次樣條插值模型。為了對五軸機(jī)床誤差元素進(jìn)行建模，提出了節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)選擇的三次樣條插值模型。該模型在三次樣條插值的基礎(chǔ)上，通過插值節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)選擇算法，在保證擬合精度的前提下，選取部分代表性數(shù)據(jù)點(diǎn)作為插值節(jié)點(diǎn)。自適應(yīng)三次樣條插值模型的優(yōu)點(diǎn)是擬合精度高、建模速度快，適合對變化波動(dòng)大、數(shù)據(jù)量大的機(jī)床誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。