基于工件曲面形貌信息的數控機床誤差分離研究.pdf

1、數控機床誤差是影響機床加工精度的重要因素，明確機床加工中各項誤差的產生，是進行機床誤差建模與補償的關鍵。機床加工過程中，各種靜態(tài)和動態(tài)誤差都會反映到工件表面上，形成面形誤差。本文主要在工件曲面形貌信息分析的基礎上進行數控機床各項誤差分離相關領域的研究。以工件曲面形貌檢測為入口，通過對工件曲面形貌信息分析、刀位點反求計算等環(huán)節(jié)，結合機床加工運動模型、工件理論數模、理論刀軌路徑信息等，對面形誤差分離，分離出機床幾何誤差、熱誤差、動態(tài)誤差，并

2、與機床實際檢測出的各項誤差進行對比，分離結果與實際檢測結果基本一致。
　　對數控機床加工中誤差源的產生進行分析，并以RTTTR型五軸數控機床為例，分析數控機床加工中的理想運動，建立各個運動軸在理想狀態(tài)下的齊次變換矩陣以及他們之間的運動關系。并對刀具路徑生成方式進行分析，針對復雜曲面的加工，提出基于加工工件曲面形貌及曲面動力學的刀具路徑生成方式，以解決加工對工件曲面性能的影響和減小加工誤差。同時對機床實際加工運動進行分析，得到各個運

3、動軸的誤差元素以及他們之間的齊次變換矩陣以及機床實際加工運動總的誤差運動矩陣。最后將機床理想加工運動與實際加工運動結合，得出數控機床加工運動的綜合模型。
　　使用三坐標測量機對工件曲面進行測量，使用Geomagic Studio軟件對工件曲面形貌數據進行處理，以獲得完整的工件點云數據，進而使用Geomagic Qualify軟件對工件形貌信息數據進行特征創(chuàng)建，與工件理論CAD模型對齊，進行3D比較分析、2D比較分析，最終獲得實際加

4、工的工件曲面形貌信息，即工件曲面點云的理論坐標值、實際坐標值以及各點的理論坐標值與實際坐標值之間的偏差。
　　依據工件曲面形貌信息，使用刀觸點、刀位點反求算法，確定出工件點云中的刀觸點和刀位點，并以此建立基于刀觸點矢量鏈的數控機床誤差模型，使用該模型能夠得到了各個刀觸點處機床產生的誤差，并對該關系進行求解，獲得下一個刀觸點產生誤差的空間累積效應及其規(guī)律，實時為機床的誤差補償提供量化依據。
　　依據工件曲面形貌信息，結合基于刀