五轴数控磨齿机几何误差建模及补偿研究

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精密和超精密加工是现代制造的发展方向之一,除了提高机床本身制造装配精度和控制精度外,误差补偿技术已经成为改善机床精度的关键技术。本文基于多体系统理论,以五轴数控磨齿机床的几何误差为研究对象,分析了五轴磨齿机的四十二项几何误差,建立了五轴数控磨齿机的综合误差模型;基于九线法的原理对机床的部分误差进行了测量和辨识;采用多项式回归分析法对辨识得到的X轴直线度误差和角度误差进行了元素建模;并且通过实验,验证了误差综合模型的正确性。主要研究内容如下:  (1)阐述了课题的研究背景和意义,分析了数控机床的误差源,并对国内外误差补偿技术研究概况进行了综述。  (2)基于多体系统理论,以五轴数控磨齿机为研究对象,分析了影响五轴磨齿机精度的全部四十二项几何误差,建立了五轴数控磨齿机床的几何综合误差模型,为五轴数控磨齿机床的误差补偿奠定了理论基础。  (3)使用激光干涉仪对试验台X轴的误差进行了测量,应用九线法对X轴的六项误差元素进行了辨识,并与实测值进行比较,结果一致,从而验证了该辨识方法的有效性和可行性。  (4)以X轴的直线度误差为例,采用多项式拟合的多元线性回归方法建立了误差元素的模型,并用测定系数对模型进行了检验。  (5)以X轴为例,采用修改NC程序的方法,对X轴的运动误差δy(x)、εx(x)、εz(x)产生的综合误差δy进行了补偿实验,结果表明,补偿后误差值降低了54%,验证了五轴数控磨齿机综合误差模型的正确性。
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