论文部分内容阅读
随着超高速磨削加工技术的发展,对高速数控磨床精度性能的要求也越来越高。由于传统的经验精度设计方法主要是依靠经验的方法分配磨床各零部件的公差等级,其经济性和合理性较差,因此已经难以满足日益提高的精度要求。本文以某三轴数控平面磨床为研究载体,以对加工精度影响比较大的几何误差为研究对象,提出一种几何精度分析设计的方法,为高速数控磨床的设计提供参考。本文主要研究内容如下。(1)三轴数控平面磨床几何误差建模及模型性能验证。建立几何误差传递模型是对几何精度进行分析设计的前提,而误差传递模型性能是保证后续研究的基础。本文首先分析了误差建模的理论基础,即多体系统理论和齐次坐标理论,阐述了多体系统拓扑结构分析及其低序体阵列描述的方法,对多体系统相邻典型体之间的位姿变换进行了运动学描述,然后针对三轴数控平面磨床具体结构,建立了21项几何误差的误差传递模型。在模型基础上,基于九线法,采用XL-80激光干涉测量系统对几何误差进行测量与辨识,进而对误差传递模型性能进行验证,结果表明:建立的几何误差传递模型具有比较理想的预测性能。(2)三轴数控平面磨床关键几何误差识别。不同误差对加工精度影响不同,识别出其中的关键几何误差项并加以重点关注,可以提高精度设计的合理性。根据误差模型,结合前述误差测量与辨识试验获得的误差数据,运用正交试验设计和参数试验的试验设计方法,对21项几何误差进行分析,识别出了其中的11项关键几何误差。(3)三轴数控平面磨床几何精度稳健设计。基于响应面法,运用Isight软件采用最优拉丁超立方试验设计方法获得样本点,进而求解磨床加工精度质量水平的二阶响应面近似模型。然后考虑产品全寿命周期,在产品成本分析以及几何误差溯源的基础上建立基于稳健设计的磨床加工精度的成本-质量模型。最后,运用Isight软件采用遗传算法对成本-质量模型进行优化,得到关键几何误差项的公差的稳健设计优化值,从而实现对磨床几何精度的稳健设计。综上所述,本文提出了一种几何精度分析设计的方法,将这种方法运用到某三轴数控平面磨床上,能实现其几何精度经济合理地分配。本文几何精度分析与设计的方法及过程对其他类型机床的精度设计具有理论指导和实践参考意义。