车铣复合机床运动学建模及几何误差补偿技术研究

发布时间：2023-03-19 12:50

　　现代加工的高速发展促进了数控机床朝着高精度、高效率、高速度、复合化的方向发展,车铣复合机床凭借其诸多优势已经成为现代加工中心的一个主要方向。同时,随着对零件表面质量要求的不断提高,国内外学者对于如何提高机床的加工精度展开了大量研究。几何误差补偿在不增加制造精度等级的基础上,不仅可以提高现有机床的加工精度,同时具有开发成本低,难度小的优点,因此通过机床的运动学模型,研究几何误差并补偿对于促进我国制造业的发展具有重要意义。基于产品的加工需求,安徽省鸿庆精机有限公司研制了TMS-200s车铣复合机床,并针对该机床中的相关关键技术与合肥工业大学CIMS研究所展开研究。本文以该机床为研究对象,从运动学建模、几何误差分析与测量、几何误差补偿量计算及误差补偿软件设计这四个方面进行了深入研究,具体内容如下:1.分析了车铣复合机床的拓扑结构,以多体系统理论和齐次坐标变换为基础,建立了在铣削模式和车削模式下的运动学理论模型,针对铣削模式下逆解产生的多解问题,提出了角度判断优化算法,解决了转角突变问题。通过在VERICUT中对自由曲面和阶梯轴进行仿真加工,验证了运动学模型及优化算法的正确性;2.研究了机床的...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外相关研究技术发展现状
        1.2.1 车铣复合机床发展概况
        1.2.2 机床运动学分析研究现状
        1.2.3 几何误差辨识技术研究现状
        1.2.4 几何误差建模技术研究现状
    1.3 课题来源与主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容及章节安排
第二章 多体系统理论与齐次坐标变换
    2.1 引言
    2.2 TMS-200s车铣复合机床结构分析
    2.3 多体系统理论与齐次坐标变换
        2.3.1 多体系统理论概述
        2.3.2 齐次坐标变换
    2.4 本章小节
第三章 几何误差与运动学模型分析
    3.1 引言
    3.2 几何误差分析
    3.3 车铣复合机床运动学理论模型分析
        3.3.1 铣削模式下运动学理论模型
        3.3.2 车削模式下运动学理论模型
    3.4 运动学逆解与仿真验证
        3.4.1 铣削模式下角度优化分析
        3.4.2 铣削模式下仿真验证
        3.4.3 车削模式下仿真验证
    3.5 车铣复合机床运动学实际模型分析
        3.5.1 铣削模式下运动学实际模型
        3.5.2 车削模式下运动学实际模型
    3.6 本章小结
第四章 几何误差辨识与补偿量计算
    4.1 引言
    4.2 几何误差辨识
        4.2.1 激光干涉仪使用原理分析
        4.2.2 位置相关误差测量
        4.2.3 位置无关误差测量
    4.3 误差数据处理
        4.3.1 基于切比雪夫多项式的误差数据拟合
        4.3.2 几何误差预测模型建立
    4.4 几何误差补偿量计算
        4.4.1 误差的微分表示
        4.4.2 坐标系间微分变换
        4.4.3 误差补偿量计算
        4.4.4 误差补偿效果验证
    4.5 本章小结
第五章 几何误差补偿软件的设计与实现
    5.1 引言
    5.2 几何误差补偿原理概述
    5.3 几何误差补偿软件开发及功能分析
        5.3.1 数控指令分析
        5.3.2 几何误差补偿软件模块分析
        5.3.3 几何误差补偿软件功能介绍
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3765277