精密研抛数控机床几何误差和热误差复合建模和其补偿研究.pdf

第3期 组合 机床 与 自动化 加工 技术 NO．3 2016年3月 M odularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique M ar．2016 文章编号：1001—2265(2016)03—0078—04 DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2016．03．022 精密研抛数控机床几何误差与热误差复合建模 及其补偿研究术 张恩忠，李 刚，林洁琼，冉同欢 (长春工业大学机 电工程学院，长春 130012) 摘要：为了提高精密研抛数控机床的加工精度 ，对研抛数控机床 的几何误差与热误差进行了研究与 分析，发现随着机床相关部件温度的不断升高直至热稳态，机床 的定位误差也不断增加到稳态值，验 证 了几何误差和热误差是精密及超精密加工误差的主要来源。综合考虑 了机床复合误差的不同特 点并进行误差分离，提 出了基于牛顿插值算法和最小二乘法的几何与热复合误差建模方法，依据复 合误差模型进行补偿 实验 ，补偿后机床冷态下定位误差值从 3．5z／m 降至 1． m，误差降低 了 65．7％，热稳态后定位误差值从 12． m 降至 1．9gin，误差降低 了84．4％，实验结果证 明复合误差模 型计算简单、预测精度高、具有较好的鲁棒性，为提高机床的加工精度提供 了理论与实践依据。 关键词：研抛数控机床 ；插值算法；复合误差模型；误差补偿 中图分类号：TH166：TG659 文献标识码 ：A CompoundM odelingandCompensationofGeometricErrorandThermalError forPrecisionPolishingCNC M achineTool ZHANGEn—zhong，LIGang，LINJie—qiong，RANTong—huan (CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012， China) Abstract：InordertoimprovetheaccuracyofprecisionpolishingCNC machinetool，throughanalysisand studyongeometricerrorandthermalerrorofpolishingCNC machinetool，itisfoundthatasthetemperature risingtohteheatsteady—stateofmachinetoolpans，thepositioningerrorincreasetosteadyvalueconstantly， toverifythegeome~icandhtemr alerrorarethemain sourceofprecisionand ultraprecisionmachining． Consideringthedifferentchraacteristicofmachinetoolcomprehensiveerror，errorseparationiscarriedout， acompoundmodelingmehtodofgeometricand htemr alerrorwaspresentedbasedonleastsquaremehtod andNewtoninterpolation，usingthiscompounderrormodelforerrorcompensationexperiments，thepositio— ningerrorofmachinetoolinnormaltemperatureisreducedfrom 3．5／zm to12．2 m ，theerrorhavebeende— creased65．7％ ．htepos