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本文摘要：

五軸加工中心和五軸鉆攻中心是現代制造業中不可或缺的一部分，具有精度高、效率高、可以滿足多種復雜形狀零件加工的要求等優點，從航空航天到工業機器人，從醫療用品到消費品，都有著廣泛的應用。但由于數控機床誤差的存在，使得被加工零件的精度受到影響，從而無法正常使用，而加工過程中的動態誤差往往超過準靜態誤差，成為影響復雜曲面零件的主要因素。為了得到五軸數控機床動態誤差的分布情況，提出了一種利用加工特征試件的五軸機床線性軸的動態誤差測量方法，針對五軸機床運動學建模、特征試件的設計制造、誤差檢測等進行了一系列研究，本文主要完成的工作和結論總結如下：

（1）對當今機床誤差的研究現狀進行概括，根據誤差產生的原因與產生的零部件不同，將機床誤差分為運動學誤差、熱誤差、動態誤差、載荷引起誤差等，最終都會造成機床的幾何誤差。并針對本文研究的誤差產生原因做了詳細的分析。在建模方面，使用齊次坐標變換原理，推導了各個運動軸之間的運動位置關系的矩陣表現形式，根據所研究的目標機床結構，分析目標機床德瑪吉DMU80T平動軸的理想運動模型和實際有誤差情況下的誤差模型，并將其簡化為所研究的9項誤差。

（2）根據所研究的五軸數控機床直線軸的結構，設計了兩個特征試件，對德瑪吉DMU80T機床直線軸動態誤差進行測量，計算和分析。設定加工參數，使得零件在精加工的過程中受到震動、沖擊和其他干擾的影響盡量小。在此基礎上，利用切比雪夫多項式將誤差的參數化模型建立起來，并將其和誤差模型相結合，用于多項耦合誤差的解算。

（3）將各個誤差辨識結果利用多項式擬合的方式表示出來，得到各個誤差的曲線，之后使用激光干涉儀對誤差測量的準確性進行驗證。第五章，分別計算出各個點的誤差的補償量，通過對G代碼的修改可以達到對誤差補償的目的。然后比較理論補償結果和實際測量結果兩組實驗數據，從平均誤差，誤差的方差以及試件加工平面的平面度、輪廓度的計算結果表明，誤差補償是有效的。最后根據已經解算出的總誤差建立該試件的空間精度場，分別從XYZ三個方向上進行分析，從而可以通過輸入點的坐標獲取試件任意一點的在三個方向上的誤差，便于在幾何誤差方向進行更加深入的研究。

本文創新點

（1）特征試件的設計：根據數控機床的結構，設計了兩種特征試件，分別可以反映機床的單軸加工和三軸加工性能，并提出了相應的誤差解算方法。（2）誤差計算：利用切比雪夫多項式解算誤差，將兩個試件反映的誤差分別解算出來，并建立起了空間精度場。

本文的不足及展望本文針對利用特征試件測量五軸數控機床的平動軸誤差進行了深入研究，主要針對現有的特征試件設計進行創新，基于三聯動測量實驗建立了幾何誤差運動學模型，并結合切比雪夫多項式建立了幾何誤差項參數化模型，以幾何誤差項的數學模型為基礎，對誤差進行了補償。基于本文的研究內容，對本文工作的不足和今后可以開展的研究工作做以下展望：

（1）本文所提出的動態誤差參數化模型是建立在五軸加工中心直線軸之上的，在高精密的制造行業中，其余兩個旋轉軸也有著廣泛的應用，并且其誤差是加工誤差主要的影響因素，故該模型對數控機床旋轉軸的建模這方面內容有待完善。此外，本文也沒有進行旋轉軸的誤差建模和研究，需要進一步補充。

（2）本文只針對數控機床在加工試件范圍內100×100×80mm的工作空間內的誤差，只能夠反映機床在此范圍內的精度情況，在其他位置加工工件時，誤差情況可能會有所不同，需要設計其他形狀的部件或者在其他位置進行新的加工、測量實驗。

（3）本文將數控機床三個軸的與位置有關的誤差共18項簡化為了9項，將角度誤差都合并到9項誤差內，目的是直觀反映加工試件的誤差，本文沒有將18項誤差都解算出來，9項誤差在建立精度場之后誤差可能會比較大，需要對18項誤差進行測量與解算。

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標簽：五軸加工中心五軸鉆攻中心

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