数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计-农业机械学报.PDFVIP

２０１６年 ４月 农 业 机 械 学 报 第 ４７卷 第 ４期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．０４．０５０ 数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计 １ ２ ２ ２ 余文利 　付国强　孙　磊 　傅建中 （１．衢州职业技术学院信息工程学院，衢州 ３２４０００；２．浙江大学机械工程学院，杭州 ３１００２７） 摘要：针对数控加工中心中存在影响加工精度的几何误差问题，进行了空间几何误差场建模分析并设计了一种通 用的空间误差场仿真分析软件。首先，基于多体系统理论对几何误差元素进行了分析，根据加工中心拓扑结构建 立了空间误差场模型，模型与加工中心的工件链和刀具链中的运动轴类型和位置密切相关。为了方便分析不同类 型加工中心的误差场，基于 ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ平台设计了三轴数控加工中心通用的空间误差场仿真软件，可实现加工中 心误差场的可视化，同时可针对工件的加工代码生成补偿后加工代码，有利于加工中心的结构设计和后续误差补 偿。最后将误差场仿真软件应用到 Ｃａｒｖｅｒ８００Ｔ型立式加工中心。结合测量得到的误差项数据对加工中心工作空 间误差场进行分析，得到工作空间误差分布曲线以及整个工作空间的误差场分布，同时得到工件补偿加工代码，为 该加工中心的精度提高和误差补偿提供了依据。 关键词：数控加工中心；拓扑结构；空间误差场建模；仿真软件 ＋ 中图分类号：ＴＨ１６１５；ＴＧ６５９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）０４０３８２０９ ＥｒｒｏｒＦｉｅｌｄＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏｒＣＮＣＭａｃｈｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ １ ２ ２ ２ ＹｕＷｅｎｌｉ　ＦｕＧｕｏｑｉａｎｇ　ＳｕｎＬｅｉ　ＦｕＪｉａｎｚｈｏｎｇ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｕｚｈｏｕＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｕｚｈｏｕ３２４０００，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｒｅｅａｘｉｓＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｆｉｅｌｄｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｅｒｒｏｒｆｉｅｌｄｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｅｒｒｏｒｅｌｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｂｏｄｙｔｈｅｏｒｙ； ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｆｉｅｌｄｓｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｗｅｒｅｍｏｄｅｌｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒ．Ｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｓｐａｔｉａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｆｉｅｌｄｓｗｅｒｅｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｔｙｐｅｓａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆａｘｅｓｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｉｅｃｅｃｈａｉｎａｎｄｔｏｏｌｃｈａｉｎｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍａｃｈｉｎｅｃｅｎｔｅｒｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ