【摘 要】
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先进制造业作为强国之基对中国的经济发展具有重要推动作用。数控机床是先进制造业的主要组成部分,其精度制约着国家经济的发展。如何实现高精度、大量程的数控机床几何误差测量成为行业中的研究热点。直线导轨几何误差在机床加工误差中占据很大比重,所以对其进行检测和补偿具有重要意义。随着现代科学技术的迅猛发展,光学曲面凭借面型可以适应于不同需求的优势在误差测量领域发挥着越来越重要的作用。因此本文立足于光学曲面设计
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先进制造业作为强国之基对中国的经济发展具有重要推动作用。数控机床是先进制造业的主要组成部分,其精度制约着国家经济的发展。如何实现高精度、大量程的数控机床几何误差测量成为行业中的研究热点。直线导轨几何误差在机床加工误差中占据很大比重,所以对其进行检测和补偿具有重要意义。随着现代科学技术的迅猛发展,光学曲面凭借面型可以适应于不同需求的优势在误差测量领域发挥着越来越重要的作用。因此本文立足于光学曲面设计出一种由平面和旋转抛物面组成的复合基准件,研究了一种基于复合基准件阵列的机床直线导轨六自由度几何误差测量方法,完成的主要工作有:1、分析了二维角度和二维直线位移的测量原理,搭建了一种基于角度传感器和复合基准件的几何误差测量系统,优化了复合基准件阵列设计,能够实现大量程范围内的二维角度和二维直线位移测量。2、推导了系统测量直线导轨六自由度几何误差的方法,消除了安装误差、角度误差串扰等因素对误差测量的影响。采用最小二乘法将离散误差数据拟合成误差曲线来反映导轨在整个运动过程中的几何误差变化。分析了复合基准件阵列位置误差和角度传感器安装误差对测量系统的影响,实现测量方法的优化和完善,提高了误差测量精度。3、针对复合基准件阵列存在位姿偏差,探究并优化了一种标定复合基准件阵列相对角度和相对位置的方法,建立了标定数学模型,并通过实验验证了标定结果的可靠性。4、完成了系统测试实验和几何误差测量实验。利用单个复合基准件设计了系统稳定性和旋转抛物面测量实验。完成了直线导轨六自由度几何误差测量重复性实验,通过和激光干涉仪实验对比,表明角度误差的测量精度为0.70",线性误差的测量精度为1.00μm。最后对复合基准件阵列的位置误差进行了校正实验,表明校正方法的必需性和可行性。
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