【摘 要】
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为了提高数控机床在机测量系统的测量精度,行之有效的手段是对其误差进行补偿。数控机床在机测量系统主要由数控机床系统、测头系统、测量宏程序和测量软件等组成。XY工作台是数控机床的重要组成部分,其定位精度对数控机床在机测量系统的测量精度有重要影响。目前数控机床在机测量系统日益向高速、高效和高精度的方向发展,XY工作台在不同负载、速度、X/Y位置等运动条件下对数控机床在机测量系统测量精度的影响日益显著。数
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为了提高数控机床在机测量系统的测量精度,行之有效的手段是对其误差进行补偿。数控机床在机测量系统主要由数控机床系统、测头系统、测量宏程序和测量软件等组成。XY工作台是数控机床的重要组成部分,其定位精度对数控机床在机测量系统的测量精度有重要影响。目前数控机床在机测量系统日益向高速、高效和高精度的方向发展,XY工作台在不同负载、速度、X/Y位置等运动条件下对数控机床在机测量系统测量精度的影响日益显著。数控机床在机测量系统误差相关性及XY工作台动态定位误差的分析与建模,对最终实施误差补偿、提高数控机床在机测量系统测量精度具有重要意义。本文分析了数控机床在机测量系统的误差源及影响因素。并以常见的二维堆栈式工作台为例,考虑下层Y轴导轨系统对上层X轴导轨系统误差的相关性影响,建立了更加全面的阿贝误差补偿模型。为了研究XY工作台误差产生机理,分别建立了摩擦力模型、滚珠丝杆系统模型、光栅测量系统模型、导轨系统模型等多个误差模型,综合得到XY工作台定位误差的数学模型。为了建立高精度的数控机床XY工作台动态定位误差预测模型,分别采用了PSO-SVM算法建模与BP神经网络算法建模。PSO-SVM算法误差建模的均方误差为2.4108mm,BP神经网络算法误差建模的均方误差为7.8936mm。结果表明PSO-SVM算法能够建立更高精度的数控机床XY工作台动态定位误差预测模型。为了对XY工作台动态定位误差的理论模型进行仿真与验证,利用Renishaw XL80激光干涉仪搭建相关的实验装置,测量了模型中的相关参数,仿真结果表明XY工作台存在最佳测量速度12mm/s。利用光栅测量系统的输出信号对HP激光干涉仪进行实时触发,测量了XY工作台在不同运动条件下的动态定位误差,实验结果表明XY工作台存在最佳测量速度14mm/s,实验结果与理论结果大致相同。本文对数控机床在机测量系统相关性进行了分析,以自行研制数控XY工作台为样机,建立了定位误差的理论模型和高精度预测模型。并得到了XY工作台的最佳测量速度,同时实验测量并分析了数控机床XY工作台在不同条件下动态定位误差,为后续误差补偿器的研制打下理论和实践基础。图[45]表[2]参[55]
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