基于多体理论五坐标数控机床热误差建模.pdfVIP

2000 年 10 月 河 北 工 业 大 学 学 报 Oct o b er 2000 第 29 卷 第 5 期 J O U RN AL O F H EB E I U N IV E R S I T Y O F T EC HN OL O G Y Vol . 29 N o . 5 文章编号 :1007 - 2373 (2000) 05 - 0023 - 06 基于多体理论的五坐标数控机床的热误差建模 1 1 2 3 张志飞 ,刘又午 ,刘丽冰 ,张永丹 ( 1 天津大学 机械工程学院 , 天津 300072 ; 2 河北工业大学 机械工程学院 , 天津 300 130 ; 3 天津职业技术师范学院 , 天津 300222 ) 摘 要 : 基于多体系统理论 , 针对数控机床加工系统中主轴部分的热误差 , 首次提出了五 轴联动数控机床的热误差模型 ; 并在 M A K IN O 四轴加工中心几何误差参数辨识结果和 主轴热误差参数辨识结果的基础上对该模型进行了仿真验证 ; 仿真实验显示该建模方法 具有良好的工程应用前景. 关 键 词 :五坐标数控机床 ;多体系统理论 ;热误差 ;软件补偿 ;参数辨识 中图分类号 : T H 16 12 1 文献标识码 :A 0 前言 多坐标联动数控机床是加工复杂精密零部件的重要手段之一 , 在我国机械 、航空、航天 、能源 、交 通等工业领域中发挥着重要的作用. ( ) 目前 , 国内大量的大型旋转机械 如汽轮机 、泵 、鼓风机和水轮机等 的叶片和螺旋桨的加工主要采 用精密压铸的方法 , 加工过程中利用模板进行几何形状的修正 , 该方法加工精度低 、效率低 , 且难以实 现自动化生产. 虽有少数大型企业引进了国外精密五坐标数控机床 ,但由于价格昂贵 ,广大中小型企业 无力购置. 基于国内生产的普通型数控机床 ,通过误差补偿提高其加工精度具有重要的工程应用前 [1 ] 景 . 软件误差补偿技术是提高数控机床加工质量的既经济又有效的方法. 数控机床软件误差补偿技术 的发展已有几十年的历史. 但在实际生产加工中运用较少. 原因有 3 个 : 1) 建模理论多种多样 , 但主要 限于三轴联动数控机床 ;2) 建模理论不易掌握 ,建模工作繁重 ;3) 有各自的补偿重点 , 需要建立综合 、动 态误差模型 , 进一步提高模型的补偿能力. 近年来发展的基于多体理论的数控机床建模技术在这 3 个 难题上都有相当的贡献. 该建模方法简捷通用 , 有很强的推广性. 本文基于多体系统理论建立了五轴联 动加工中心的综合 、动态误差补偿模型 , 并结合实际机床误 差参数对该模型进行了仿真. 1 基于多体理论的误差建模技术 11 对多体系统的描述 对于任意多体系统都可以用低序体阵列对系统的拓扑 [2 ] 结构进行数字化描述 . 这种描述方法为分析复杂的多体系 统提供了便利 , 并有助于建模的计算机化. 图 1 为 R R T T T 型五轴联动数控机床示意图 , 工件在具有两个旋转方向的 工作台上. 其低序体阵列见表 1. 收稿 日期 :2000 - 09 - 04 ( ) 基金项 目: 国家“九五”攀登计划预选课题 PD 952 119 10 ( ) ( ) 作者简介 :张志飞 1973 - ,女 汉族 ,河北静海人 ,天津大学机械学院在读博士 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing Hou