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制造业的迅速发展,对提高产品质量和精度的要求日益迫切。以往通过严格控制生产制造环境、增大机床部件的整体刚度、以及提高制造和装配工艺等措施,仍然不能充分满足制造业对高加工精度的需求,那么提高机床自身加工精度的方法就显得尤为重要。在数控机床的各种误差源中,热误差及几何误差为主要误差,所以减少这两项误差是提高机床加工精度的关键。 几何误差相对稳定,易于进行误差补偿;热误差补偿技术受环境、工艺等多方面因素影响相对难以攻克,所以,对数控机床热误差的有效补偿,能够提高整体机械制造业的制造水平,并促进科学技术发展,进而增强我国的综合国力。 本文研究以多体系统运动学的理论为基础,分析制造环境实际情况,建立数控加工中心误差模型,辨识误差(几何误差和热误差),并提出热误差补偿方法。以北京现代职业技术学院哈挺GX1000三坐标数控加工中心为例,利用多体系统理论建立具体模型、参数辨识,并对其加工过程进行了热误差补偿,验证补偿的有效性。 文中利用多体系统的几何描述方法对几何误差建模和多元线性回归方法对热误差建模,进而完成30项误差的辨识,为误差分析提供了一套可行的研究方案。方案中,数控机床热误差建模的方法和测温点优化布置对补偿的效果起着至关重要作用。针对哈挺GX1000数控加工中心开展的热误差补偿分析的研究,经过4个优化测温点数据采集,采用硬件补偿和软件补偿两种方式,实现了热误差补偿。最终数据表明机床进行误差补偿后的精度提高了60%,证明了热误差补偿的有效性。