一、机床几何误差和运动误差及其误差补偿技术（论文文献综述）
韩伟[1]（2021）在《五轴联动数控机床空间误差建模及补偿技术研究》文中研究指明空间误差是影响五轴机床加工精度的重要因素,需要一种成本低、灵活、高效的方式实施误差补偿。准确、高效、全面地几何误差辨识和空间误差建模是误差补偿的前提和基础,但现有研究成果仍无法满足此需求。一方面,几何误差测试流程复杂、操作困难,无法快速获得误差元素。另一方面,五轴机床结构种类繁多,针对某结构的空间误差模型建模效率低且通用性差。同时,常见的离线修改G代码误差补偿方式不适应灵活多变的应用场景和复杂结构的加工需求。因此,论文基于几何误差高效辨识和广义空间误差建模,研究离线和实时空间误差补偿方法。主要研究工作如下:（1）研究了基于改进9线法的直线轴误差辨识方法和基于球杆仪多位置测量的旋转轴几何误差辨识方法。采用“单线测量单项误差”代替9线法“单线测量多项误差”,实现更简便高效地直线轴误差辨识。基于齐次坐标变换推导了球杆仪伸缩量与误差元素的函数关系,进而建立了旋转轴多位置误差辨识模型,并优化了测试流程。（2）建立了基于旋量理论的广义空间误差模型。在误差变换矩阵左乘与右乘的区别及五轴机床结构排布特点分析的基础上,建立了基于旋量理论的适用于任意五轴结构的广义空间误差模型。另外,通过实例对比了上述模型与齐次坐标变换误差模型的建模过程与优缺点。（3）改进了逆运动学求解方法并开发了空间误差补偿软件系统。针对两旋转轴线不相交的情况,改进了基于Paden-Kahan子问题的逆运动学求解方法,并分析了逆运动学多解关系和解的存在性问题。在误差补偿研究中,一方面,开发了通用空间误差建模及补偿软件,采用离线方式实现补偿;另一方面,将齐次坐标变换误差模型集成进数控系统RTCP功能中,研究误差实时补偿。两种优势互补的补偿方法分别满足了机床在大批量生产应用场景和补偿实时性的需求。（4）基于上述几何误差辨识方法、广义空间误差模型和误差补偿方式,在五轴卧式镗铣车复合加工中心上开展了验证试验。结果表明,论文的研究内容可以有效改善五轴机床的空间几何精度。
李莉[2]（2021）在《三轴数控机床在机测量系统精度提升关键技术研究》文中研究说明数控机床在机测量系统能帮助实现通过一次装夹就完成全部或大部分加工和测量工作,保证工件的加工精度,提高产品质量。在机测量系统主要采用“数控机床+测头”的测量方式,利用机床上本身的读数系统（光栅测量系统）,辅以测头触发,在装夹工位上实现工件尺寸及形貌的精确测量,但存在着“本体加工,本体测量”的问题,不满足测量系统精度必须高于零件加工精度三倍以上测量基本准则等要求。为了提高和保证在机测量系统测量精度,必须采用误差补偿技术对在机测量系统误差进行补偿。论文以三轴数控机床在机测量系统为研究对象,进一步解决现有研究成果中对于不同影响因素下的误差相关性、动态性影响考虑不足、导轨工作台运动误差补偿方法不够精确、综合误差补偿模型实用性不强等问题。主要工作归纳如下:（1）基于数控机床XY工作台的结构特点及工作特性,开展了 XY工作台动静态特性分析,推导了动态定位误差计算模型。推导结果显示:工作台的运动速度、被测工件重量、工件安装位置及摩擦力、温度是影响数控机床XY工作台动态特性的主要因素。利用自主设计的数控机床XY相关性误差实验平台,进行了不同速度、工件重量、工件安装位置等影响下的动态定位误差实验验证。结果显示数控机床XY工作台的动态定位误差与工作台的运行速度、工作台承受的重量大小等因素有关,且存在着一个“最佳测量速度”。在该速度下工作台的定位误差能达到最小。（2）在误差相关性分析基础上,提出一种导轨系统瞬时旋转中心（简称瞬心）的概念。利用ADAMS运动学仿真方法确定了其理论位置,并利用自主设计的数控机床XY相关性误差实验平台研究了其实际位置确定方法,完成了基于瞬时旋转中心的工作台阿贝定位误差补偿实验,实验结果表明:与原始定位误差最大测量值相比,利用瞬心阿贝臂修正后的定位误差数据比利用传统阿贝误差方法补偿后的定位误差补偿精度高,提高了机床本体定位误差补偿精度。（3）充分考虑温度、速度、位置等工况参数对三轴数控加工中心在机测量系统误差的影响,研究了基于微分变换的综合误差建模方法,利用热变形临界点、瞬时旋转中心的概念建立其综合模型,有效提高了在机测量系统单点测量精度。（4）提出一种“最佳测量区”的概念,最佳测量区是指,当在这个空间范围内完成测量时,在机测量精度最高。研究了三轴数控加工中心最佳测量区确定方法。针对VMC850E三轴数控加工中心,分析了在机测量系统空间点测量误差分布规律,提出一种基于模拟退火的遗传优化算法（SA-GA）,利用建立的面向点测量在机测量系统最佳测量区目标函数模型求解最佳测量区。实验结果表明,SA-GA算法收敛速度最快,且单次寻优的耗时少,适合用于求解面向点测量最佳测量区。（5）设计了求解面向点测量的在机测量系统最佳测量区实验方案,开展了VMC850E三轴数控加工中心在机测量系统指定测量空间304.487mm≤X≤475.487 mm,-179.042mm≤Y≤-44.042mm,-315mm≤Z≤-235mm 内,面向点测量最佳测量区实验。实验结果发现,在机测量系统最大测量误差达到74 μm。确定出的最佳测量区域 331.487mm≤X≤340.487mm,-116.042mm≤Y≤-1 07.042mm,-305mm≤Z≤-295 mm最大测量误差最小值为4 μm。结果表明:最佳测量区可以帮助实现在机测量系统测量精度的提高,最大程度上测量精度可以提高94%。图[67]表[12]参[144]
李晴朝[3]（2021）在《五轴数控机床空间误差检测、补偿与动态误差控制方法研究》文中认为装备制造业是一个国家工业化发展程度的重要标志。数控机床,作为装备制造业的“工作母机”,是不可缺少的“生产工具”。五轴数控机床作为高端机床的代表,由于具备两个旋转轴,拥有更好的加工柔性、更高的加工效率等优点,但同时也引入了更多的误差影响,刀具运动也更加复杂。研究五轴机床误差的作用机理,并进行检测与补偿,对提高五轴机床的加工精度具有十分重要的意义。本文以五轴联动数控机床为研究对象,考虑机床精度在几何误差及控制误差下的影响,以空间误差补偿及动态误差控制为最终目的开展了相关研究。建立了五轴机床的空间误差模型,开展了几何误差的灵敏度分析与耦合关系分析。提出了优选测量点分布的空间误差检测方法和自适应几何误差辨识方法,并基于站位分布与坐标自校准方法优化了多站检测精度。分析了传统刀轨加减速控制下的刀轨误差形成机理,提出了工件坐标系下刀具位姿同步运动的刀轨加减速控制方法,设计了评价刀轨加减速控制误差的检测试件。应用本文研究内容,形成了机床误差的补偿方案,并进行了应用案例的研究。本文主要研究成果如下:（1）建立了五轴机床的空间误差模型,开展了几何误差的灵敏度分析与耦合关系分析。基于刚体运动学理论,建立了几何误差到空间误差的传递关系。利用误差投影及引入有效切削长度,定义了单一灵敏度指标,提出了综合考虑6项刀具位姿误差的几何误差灵敏度分析方法,分析对刀具位姿误差具有主要影响的关键几何误差,通过机床精度设计进行了应用与验证。分析几何误差间的耦合关系,利用坐标系的定义方式对误差项进行合并,简化了空间误差模型。通过考虑误差检测及求解过程中几何误差的耦合关系,设计了球杆仪2种安装位置下的4种测量模式,检测每个旋转轴的所有几何误差,并提高了检测效率。（2）设计了优选测量点分布的五轴机床空间误差检测方法与自适应的几何误差辨识方法。利用切比雪夫多项式描述几何误差,将几何误差的辨识转化为多项式系数的辨识。基于多项式系数到空间误差的传递矩阵,重新定义了可观测度指标,设计了测量点的优选方法,能够减小测量误差对几何误差辨识精度的影响,通过与随机测量点分布方法的比较进行了验证。提出了自适应分配多项式阶数的几何误差辨识方法,优化了几何误差的近似方式,提高了几何误差的辨识精度。对一台AC双摆头五轴机床的空间误差进行检测,通过比较不同几何误差辨识方法下的空间误差预测精度,对提出的几何误差辨识方法进行了应用与验证。（3）基于站位分布与坐标自校准方法优化了激光跟踪仪多站检测精度。通过建立站位坐标与测量点坐标之间的映射关系,提出了减小测量误差与人工摆放误差影响的站位分布选择方法,实现测量精度的提升,通过比较不同站位分布下的测量精度进行了验证。建立了站位坐标与测量点坐标自校准误差之间的关系,提出了针对坐标自校准误差进行迭代求解的坐标自校准方法,提高了坐标自校准精度,与传统坐标自校准方法进行了对比。通过使用不同的检测方法对一台机床的空间误差进行测量精度的比较,对优化的多站检测方法进行了应用与验证。（4）提出了工件坐标系下刀具位姿同步运动的刀轨加减速控制方法,设计了一种评价刀轨加减速控制影响的检测试件。基于理论与图形分析,研究了传统五轴刀轨加减速控制下刀轨误差的形成机理。对刀具位置轨迹沿进给方向进行加减速控制,并同步对刀具姿态轨迹进行加减速控制,然后运用逆运动学计算获得各轴指令轨迹,改进了刀轨加减速控制方法,消除了传统加减速控制产生的刀轨误差。通过设计中间位置旋转轴反向运动的直线刀轨,提出了一种平面检测试件,能够显着反映刀轨加减速控制产生的误差。（5）应用本文研究成果,形成了五轴机床误差的补偿方案。建立五轴机床空间误差模型,设计空间误差的检测方法并辨识几何误差,利用几何误差辨识结果进行空间误差补偿;应用改进的刀轨加减速控制方法控制机床运动,减小刀轨误差。以一台AC双摆头五轴机床为研究对象,针对S形检测试件刀轨进行了误差补偿的应用研究。
蒲耀洲[4]（2021）在《五轴卧式加工中心几何误差研究》文中认为五轴数控机床的性能决定了一个国家制造行业的发展水平,从国防事业中各种大型复杂零件的高效精密加工,到我们随时使用着的手机零部件,这些外观精巧且加工精密的产品都是由精密数控机床加工而来。然而,在高精密制造方面,虽然我国使用着和国外相同规格的功能部件,并且也拥有国产的先进数控系统,但加工精度与国外相比仍存在差距,想达到同样的加工精度还无法自给自足。数控机床的加工精度受诸多因素的影响,比如机床自身零部件在加工和装配过程中的误差,机床加工过程中的切削热和切削振动,主轴高速旋转时带来的热偏移等。想要提高机床的加工精度,就必须对所有可能的误差源进行深入研究。本文主要对五轴数控机床几何精度的影响进行了探讨,以四川省普什宁江自行研制的五轴卧式加工中心为主要研究对象,开展了数控机床几何误差建模、辨识、补偿和检测技术的研究。精度检测通常指用不同的精度检测仪器搭配不同的检测方法对机床几何误差进行测量,然后将测量得到的数据代入相关的几何误差建模方法和辨识算法,展开对机床几何误差的研究。同时,精度检测的最终目的是补偿,因此几何误差补偿也是该领域密切相关的研究方向。本文主要的研究任务与成果如下:（1）第一部分主要对数控机床运动学建模理论进行了研究。本文以多体系统理论为基本理论支撑,采用齐次变换矩阵相乘的方法,建立了机床各部件的运动学模型,包括理想情况运动学模型和几何误差模型。其中,几何误差建模共有两种方法,一种是基于刀尖点坐标的误差建模法,另一种是基于运动链传递的误差建模法,并分析了两种方法的物理意义和数学关系。最后应用上述两种方法,以普什宁江五轴卧式加工中心为例,分析了它的拓扑结构、低序体阵列和特征矩阵等,详细地阐述了机床实际和理想运动学模型的建立过程。（2）第二部分主要对一种新型R-test进行了结构的优化设计。该部份提出了一种新型精度检测仪器R-test,并将其结构进行了模块化分解以及对使用到的关键零部件进行了选型。结合R-test的技术要求和设计准则,对R-test的最大测量空间和灵敏度进行了研究,通过其数学模型建立了最大测量空间和灵敏度与之结构参数的关系。最后通过寻优得到当R-test三传感器处于正交状态时整个装置的灵敏度最好。此新型R-test与传统R-test相比,增加了两个标定平面和姿态调节单元,从而可以实现仪器在机床工作台上的位姿标定。该改进的R-test可以减小使用过程中引入的定位误差,可以更加方便地调节传感器的位置和方向,为几何误差辨识提供了便利。（3）第三部分提出了系统的几何误差辨识算法,并且用上述R-test对机床转动轴几何误差进行了检测。首先,分析了误差矩阵的左矩阵乘法和右矩阵乘法的异同,并将其与上述两种几何误差建模方法结合,总共得到四种几何误差辨识算法,是目前基于多体系统理论最全面的辨识算法归纳。通过使用自行研制的R-test进行实验,证明了上述辨识算法的适用性和正确性,并详细描述了该R-test在实验过程中的标定方法以及测量数据的后处理算法。（4）第四部分提出了基于RTCP功能的误差补偿算法,并利用球杆仪设计相关实验对其进行了验证。本文在分别开启和关闭五轴数控机床RTCP功能的条件下,提出了利用球杆仪进行机床转动轴精度检测的两种实验方法。分析表明,当RTCP功能开启的时候,数控系统的编程代码更加简洁通用,同时也更加符合理论生产加工需求。提出了一种在RTCP功能开启时的几何误差补偿算法,该算法通过对NC代码进行修正来实现误差补偿。最后通过实验辨识得到了转动轴的几何误差,并对实验中的测点位置进行误差补偿,结果表明补偿以后空间误差总体减小,证明了此补偿算法的适用性。
张露熹[5]（2021）在《五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估》文中研究说明数控机床代表着精密制造的技术水平,其精度和可靠性是衡量加工零件质量和安全性能的重要指标。提高机床的加工精度,保证机床的使用可靠性,对数控机床的发展和国家制造水平的提升具有重要意义。对误差变化的规律进行分析建模,并运用计算机计算、预测和控制在加工过程中人为制造一个相反的误差与之补偿,能实现机床加工精度的大幅提高。本课题详细介绍了误差补偿相关过程和技术,分析了旋转轴位置对机床综合误差的影响,建立了数学模型,并利用可靠性理论对机床精度可靠性进行评估。主要工作成果如下:（1）介绍了误差补偿技术,分析误差补偿在提高机床精度方面的显着优势。从误差和误差来源、误差元素建模技术、误差检测和测温点的选择优化、机床运动模型及综合误差的建立以及误差补偿控制系统的实施方案和效果检验等方面进行论述,显示出误差补偿的科学性和工程性。（2）基于多体系统理论建立机床综合误差模型。首先利用齐次坐标变换,分析机床静止和运动状态得到机床静止和运动特征矩阵。其次考虑误差源的产生和对机床运动过程的影响,建立静止和运动误差矩阵。最后由刀具切削点和工件成型点的理想情况下和实际状态中的空间坐标关系得到机床综合误差模型。（3）基于正交多项式回归方法建立了可用于误差补偿的多项式模型。运用正交多项式对机床综合误差数据进行统计分析,保留显着的回归项,计算回归系数并得到回归函数。通过比较可以看出回归模型对于原数据点具有良好的拟合程度,其拟合残差与原始误差相比大幅减小且波动较低,在误差建模补偿中有较好效果。（4）基于可靠性理论和可靠度方法分析了机床精度的可靠性。运用验算点法对机床精度功能函数中的随机误差变量进行迭代,并得到允许误差内的可靠性指标,该指标表明机床精度具有较高可靠性。并运用蒙特卡洛法对误差变量进行抽样分析后,再次验证了验算点法的结论。
侯宏天[6]（2021）在《双转台五轴数控机床几何误差辨识与补偿研究》文中进行了进一步梳理五轴联动机床被广泛应用于复杂曲面的加工,具有加工效率高、精度高等优点。但五轴机床的两个旋转轴增加了额外的几何误差,影响了加工精度。因此本文对BC型双转台五轴数控机床的几何误差辨识算法进行了研究,基于齐次坐标变换建立了数控机床的几何误差模型和运动学模型,并利用球杆仪测量,提出了一种基于虚拟观测法的几何误差辨识算法,在此基础上通过所建立的运动学模型对机床误差进行了补偿。具体工作如下:首先,基于齐次坐标变换理论对Mikron HEM 500U五轴加工中心进行了误差源及运动学分析,并确定了机床刀具运动链与工件运动链各体之间位置变换矩阵,在此基础上建立了数控机床几何误差和运动学模型,为后续的误差补偿提供理论支持。在误差建模基础上,根据几何误差模型,建立了几何误差元素与杆长变化量的数学模型,然后基于球杆仪分别设计了平动轴与旋转轴几何误差的测量策略。将机床的误差元素进行参数化建模后联立杆长数学模型,并建立了平动轴几何误差辨识模型。进一步的,对于旋转轴采用球杆仪分别安装在B、C轴轴向、径向、切向进行了测量,然后建立了旋转轴与位置无关几何误差与杆长的辨识的模型,为辨识机床的几何误差提供了理论依据。其次,根据设计的测量策略,对机床的平动轴和旋转轴进行了测量与辨识。针对平动轴测量,利用球杆仪对平动轴三个平面进行测量,进而通过虚拟观测法求解出平动轴各误差元素多项式系数,并进行了反求杆长变化量,以证明该辨识方法是正确性。针对旋转轴的测量,采用“一轴旋转另一轴固定”测量策略进行了旋转轴的测量并辨识出五轴机床旋转轴的与位置无关几何误差。最后,在建立的实际逆运动学模型基础上,对数控机床进行了误差补偿,通过CAM软件生成刀位数据,直接将刀位数据代入逆运动模型,并得到补偿后NC指令。进一步进行了仿真实验对比,通过叶轮叶片的精加工对比,证明了该方法的有效性。接着对圆弧插补运动进行了补偿,将平动轴的误差辨识结果代入实际逆运动模型,通过导入圆弧插补的刀位数据,生成补偿后的NC代码,在机床上进行了补偿实验。补偿后,整个机床的圆度误差和X轴的直线度都有所提升,从而证明了补偿方法的有效性。
王浩[7]（2021）在《基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差辨识及补偿》文中研究表明五轴数控机床相比较于三轴数控机床添加了两个旋转轴,使其更适用于航空航天、运输船舶以及汽车行业中复杂曲面的加工,并且有着更高的精度要求。五轴数控机床由于结构的复杂性使得影响加工精度的误差源明显增多,其中旋转轴为主要的误差贡献轴。为了识别机床旋转轴的几何误差,本文分别从误差建模、误差检测实验以及误差补偿三个方面对双回转工作台式AC五轴数控机床（DMU85）以及摆头回转工作台式BC五轴数控机床（DMU80T）进行研究,完成对旋转轴几何误差的辨识到补偿的一系列工作。主要研究的内容如下:（1）研究了五轴数控机床的误差建模,不同于现有的几何误差建模方法,本文基于对偶四元数分别建立了AC和BC五轴数控机床的理想运动学模型和实际的误差模型。机床模型的建立采用全局坐标系,只需要机床参考坐标系、工件坐标系、刀具坐标系以及其他轴系在参考坐标系中的Plücker参数。基于对偶四元数原理和运算法则重新定义了五轴机床3个线性轴和3个旋转轴的与位置无关几何误差,每个旋转轴被定义为两项位移误差、一项旋转角度误差和一项轴比误差,每个线性轴被定义为一项旋转角度误差和一项轴比误差。整个机床运动模型的建立中并不涉及齐次矩阵的运算,简化了运算的参数量并提高了运算效率。（2）研究了五轴数控机床旋转轴几何误差的检测方法,基于球杆仪检测装置提出了仅涉及两个旋转轴同步运动的联动测量轨迹,用于检测五轴数控机床两个旋转轴的与位置无关几何误差。所提出的误差检测方法仅需要一次安装,避免了多次安装测量中安装误差和重复度的影响。通过单条双旋转轴同步运动的轨迹对五轴数控机床两个旋转轴的几何误差进行测量,线性轴始终保持静止,排除了线性轴几何误差的影响。针对球杆仪使用过程中运行的不规则球面轨迹,提出了球杆仪采样与机床运动的同步匹配算法,解决了球杆仪运行轨迹过程中两基座间距离不恒定、相对运动速度不同步的问题,并有效的提高误差检测实验的精度。通过伪逆矩阵法对旋转轴的与位置无关几何误差进行解耦。（3）研究了五轴数控机床旋转轴几何误差的补偿,基于所建立的对偶四元数空间变换模型分别对五轴数控机床的旋转轴的方向误差和位置误差进行补偿。两个旋转轴的方向误差是通过绕实际的旋转轴轴线进行补偿,旋转轴的位移误差则通过机床自身的线性轴的移动进行补偿。针对方向误差补偿提出了分别补偿和同时补偿两种补偿策略,并基于MATLAB软件对两种补偿策略进行模拟仿真。将得到的误差补偿量通过NC代码修正补偿,提出圆弧面加工深孔以及球杆仪实验的形式进行误差补偿效果的验证,结果表明所提出的补偿策略的有效性。
王伟文[8]（2020）在《精密多轴数控机床误差建模研究》文中认为现如今,我国经济发展速度越来越快,数控机床作为制造业加工常用的设备,它的加工制造技术水平能够一定程度上代表一个国家的制造业水平,同时数控机床加工技术也是国家核心竞争力的关键技术之一。在近几年的不断发展中,我国的工业制造业发展尤为迅猛,其中数控机床起着非常重要的推动作用。机床加工精度是作为衡量机床性能好坏的关键指标之一,主要受到机床的几何误差与热误差等因素的影响,为此提高机床加工精度已成为各国专家学者所关注的一大热点。本文选择自主研制的四轴精密数控机床作为研究对象,对其移动轴X、Z轴进行定位误差测量、数据整理并研究分析,建立几何误差与热误差的综合误差模型。本文的主要研究内容如下:（1）根据多体系统理论,阐述了多体系统理论拓扑结构的低序体阵列的描述方法,对多体系统理论用数学建模进行分析研究;同时对相邻典型体间的运动进行阐述。对机床的移动轴副误差元素、主轴误差元素和垂直度误差元素等展开剖析。利用齐次坐标变换理论推导出实际情况下机床各运动链的齐次变换矩阵及相邻典型体间的实际运动学关系。（2）对激光干涉仪测量原理、组成及切比雪夫理论进行阐述。以自主研制的四轴精密数控机床为研究对象,利用激光干涉仪测量出四轴精密数控机床冷态时的移动轴X、Z轴定位误差值,分析测量的数据,利用切比雪夫多项式理论建立四轴精密数控机床的移动轴X、Z轴的几何综合误差模型,对X、Z轴拟合出的模型进行研究分析,发现拟合模型的曲线与实际机床几何综合误差模型曲线之间残差较小,说明拟合的效果较好。（3）简要阐述数控机床综合误差解耦分离原理及最小二乘法理论的综合运用。使用XL-80型激光干涉仪对四轴精密数控机床移动轴的定位误差进行测量、计算并整理分析;同时用PT100温度传感器对机床关键位置进行温度变化测量;基于切比雪夫理论建立冷态时的几何基准误差模型;通过分析发现定位误差与温度变化之间的变化规律;选取机床定子与动导轨温度变化作为热误差建模变量,然后利用最小二乘法和切比雪夫多项式理论建立四轴精密数控机床X、Z移动轴的热误差与几何误差的综合误差模型。通过分析发现四轴精密数控机床移动轴的定位误差与拟合出的综合误差模型之间残差小,拟合效果较好,验证了最小二乘法与切比雪夫多项式理论建立的几何与热误差综合误差模型具有较高的预测精度。
代康[9]（2020）在《五轴龙门数控机床空间误差建模与补偿》文中进行了进一步梳理发展高端数控机床是《中国制造2025》的重点规划之一,也是提高我国装备制造业水平的重要前提。其中大行程、高精密的五轴龙门数控机床是加工大重型复杂零件的首选加工设备,在航空航天、发电设备、汽车工业等领域发挥着至关重要的作用。但更复杂的机床结构、运动关系和更大的机床行程导致五轴龙门机床的加工精度难以保证。空间误差是描述刀尖点在加工空间内的几何偏量,是数控机床各进给部件的几何误差作用于刀尖点的综合表现,因而非常适合描述数控机床最终加工精度。本文围绕五轴龙门数控机床空间误差建模、误差元素辨识以及误差补偿等问题进行了研究,主要内容如下:（1）建立了基于多体系统的理论以及坐标系齐次变换方法的双摆头结构五轴数控机床的空间误差模型。首先,根据多体理论绘制了机床的拓扑结构和低序体阵列,给出多体系统理论下构建任意体之间运动关系的通用方法。其次,考虑几何误差形式的多样性,采用齐次坐标变换的方式构建了误差运动矩阵。然后,构建了用于定义几何误差元素的坐标系统,按照不同几何误差类型的作用形式,分步计算相邻坐标系的实际运动变换矩阵。最后,将各自轴的误差运动沿运动链传递到刀尖点,建立空间误差模型。该模型引入了机床尺寸参数,使模型内的几何误差分量直接溯源对应轴导轨的几何缺陷,对机床调试具有一定的指导价值。（2）制定了平动轴和旋转轴的几何误差测量方案,并提出辨识方法。首先,在平动轴方面,系统分析了九线法的测量过程和辨识原理,针对测量坐标系、求解模型、测点位置组合等方面进行优化改进。其次,仿真分析验证了改进的辨识模型和优化的测点组合能够显着提升几何误差辨识的稳定性。然后,在旋转轴方面,对B、C两轴分别制定了不同的测量方案,并推导了几何误差的辨识模型。随后,针对刀轴偏移对测量结果的干扰提出了修正办法,使用MATLAB编程工具对修正后的数据进行解耦计算。最后,辨识结果显示B、C轴的径向偏移量显着高于轴向偏移,而除B轴角度定位误差较大外,其他角度误差数值很小。（3）提出了针对平动轴和旋转轴的几何误差补偿策略。首先,在平动轴方面,使用数控系统内置的螺距补偿模块对定位误差进行预补偿。其次,针对直线和圆周进给的两大基本进给方式,分别设计了直线插补和圆弧插补的补偿算法,实验表明两种算法都能一定程度上修正进给路径的偏移。然后,在旋转轴方面,基于旋转轴几何误差敏感度分析确定了误差补偿原则,提出了旋转路径逐点补偿的思路。随后。针对旋转轴的四种典型的路径形式分别进行了误差补偿实验。最后结果表明,无论是旋转轴单独转动,还是三轴、五轴联动,逐点补偿的方式都能显着降低线性几何偏差,验证了补偿方案的有效性。本研究对于创建完整工作域内的空间误差模型、快速测量并辨识平动轴及旋转轴的几何误差以及提升五轴龙门数控机床的加工精度具有一定的理论和实践意义。
苏妙静[10]（2020）在《数控机床误差补偿及单轴受力对几何误差影响的研究》文中研究表明数控机床是制造业的基础,提高工件的加工精度是制造业不懈的追求,而高精度的数控机床是实现该目标的必经途径。数控机床的几何误差是影响工件加工精度的重要因素,尤其对于高、精加工来说,工件的加工质量受到数控机床几何误差的严重影响。因此,认识机床几何误差的特性,不仅能为预防和减少机床几何误差提供方向,还能为数控机床的软件误差补偿提供基础参数,以保证机床的整体加工精度。本文主要研究了螺距误差补偿技术对机床几何误差的影响规律,并研究总结在单轴受力情况下机床几何误差的变化规律,主要内容如下:（1）建立了三轴数控机床几何误差模型。运用多体系统运动学理论,对机床结构进行详细的描述以及分析其相应的多体系统拓扑结构,计算得出相应的低序体阵列。运用齐次坐标变换和各体之间的运动关系推导出相应的特征矩阵,通过机床刀尖点到工件被加工点的坐标转换,构建三轴数控机床的几何误差模型。（2）研究并发现螺距误差补偿对数控机床几何误差的影响规律。选择一种便捷、省时的几何误差测量方法,运用精密测量仪器激光干涉仪和球杆仪测量机床的十八项几何误差,并完成数控机床螺距误差补偿后的几何误差测量,通过分析发现了螺距误差补偿对机床几何误差的影响规律,总结得出螺距误差补偿不仅能提高数控机床的定位精度、反向间隙和重复定位精度,而且能有效提高机床的角度误差和直线度误差,但对垂直度误差几乎没有影响。（3）提出一种单轴受力几何误差测量系统并分析总结了数控机床单轴受力对机床几何误差的影响规律。针对数控机床实际加工过程中产生的切削力问题,提出一种单轴受力几何误差测量系统,通过加载不同重量的恒定载荷来模拟机床实际切削过程中产生的切削力。在恒定载荷的作用下采用激光干涉仪和球杆仪测量机床的几何误差,并测量螺距误差补偿后的几何误差。对单轴受力几何误差测量实验结果进行分析总结发现,随着机床工作台加载重量的不断增大,数控机床的定位误差不断增大,但角度误差和直线度误差不断减少;通过螺距误差补偿后,随着机床工作台加载重量的不断增大,数控机床的定位误差不断减小,角度误差不断增大以及直线度误差不断减少。
二、机床几何误差和运动误差及其误差补偿技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、机床几何误差和运动误差及其误差补偿技术（论文提纲范文）
（1）五轴联动数控机床空间误差建模及补偿技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 直线轴几何误差测试与辨识 |
| 1.2.2 旋转轴几何误差测试与辨识 |
| 1.2.3 机床空间误差建模 |
| 1.2.4 机床空间误差补偿 |
| 1.3 论文的课题来源 |
| 1.4 主要研究内容与论文框架 |
| 2 五轴联动数控机床几何误差辨识 |
| 2.1 基于改进9 线法的直线轴几何误差辨识 |
| 2.2 基于球杆仪多位置测量的旋转轴几何误差辨识 |
| 2.2.1 C轴几何误差辨识模型 |
| 2.2.2 B轴几何误差辨识模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于旋量理论的五轴联动数控机床广义空间误差建模 |
| 3.1 旋量理论在空间误差建模中的应用 |
| 3.2 理想情况下五轴联动数控机床正向运动学建模 |
| 3.2.1 五轴机床结构特点分析 |
| 3.2.2 五轴机床正向运动学建模 |
| 3.3 实际情况下五轴联动数控机床正向运动学建模 |
| 3.3.1 五轴机床误差元素的旋量描述 |
| 3.3.2 五轴机床误差变换矩阵放置位置分析 |
| 3.3.3 实际情况下五轴机床正向运动学建模 |
| 3.4 五轴联动机床空间误差建模实例 |
| 3.5 基于齐次坐标变换的空间误差建模 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 五轴机床空间误差补偿实施方法研究与补偿软件开发 |
| 4.1 改进逆运动学求解模型 |
| 4.1.1 基于Paden-Kahan子问题的逆运动学求解 |
| 4.1.2 逆运动学多解关系与解的存在性分析 |
| 4.1.3 直线轴逆运动学建模 |
| 4.2 空间误差建模及补偿软件开发 |
| 4.2.1 空间误差补偿流程设计 |
| 4.2.2 五轴机床通用空间误差建模及补偿软件 |
| 4.3 空间误差模型集成至数控系统 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 五轴联动机床空间误差补偿试验 |
| 5.1 目标机床介绍 |
| 5.2 机床直线轴几何误差辨识试验 |
| 5.3 机床旋转轴几何误差辨识试验 |
| 5.3.1 机床坐标系设置与结构参数标定试验 |
| 5.3.2 旋转轴定位误差测试 |
| 5.3.3 旋转轴几何误差辨识试验 |
| 5.4 五轴机床空间误差补偿试验 |
| 5.4.1 圆锥体测试路径生成 |
| 5.4.2 圆锥体空间误差补偿试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 9 线法误差辨识模型 |
| 附录 B 球杆仪伸缩量方程组 |
| 附录 C 旋量建模参数 |
| 附录 D 运动轴的齐次坐标变换矩阵 |
| 附录 E 直线轴及旋转轴测试数据 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 攻读硕士学位期间申请发明专利情况 |
| 致谢 |
（2）三轴数控机床在机测量系统精度提升关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 选题背景及研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 数控机床在机测量系统研究现状 |
| 1.3.2 数控机床在机测量系统误差分析与建模研究现状 |
| 1.3.3 最佳测量区及优化算法的研究现状 |
| 1.4 现阶段研究存在的问题 |
| 1.5 课题技术路线及论文总体框架 |
| 2 数控机床在机测量系统误差源分析 |
| 2.1 在机测量系统结构组成及测量原理 |
| 2.1.1 结构组成 |
| 2.1.2 测量原理 |
| 2.2 机床本体几何误差分析 |
| 2.2.1 几何误差 |
| 2.2.2 坐标测量系统误差 |
| 2.3 热误差分析 |
| 2.4 测头系统误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 数控机床在机测量系统工作台误差建模及相关性分析 |
| 3.1 堆栈式工作台单向运动动态误差源分析与建模 |
| 3.1.1 误差源分析 |
| 3.1.2 理论计算 |
| 3.2 堆栈式工作台联动时角度误差相关性分析 |
| 3.3 堆栈式工作台联动时阿贝误差相关性分析 |
| 3.3.1 Y导轨的一维阿贝误差 |
| 3.3.2 X导轨的两维阿贝误差 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于瞬时旋转中心的数控机床在机测量系统综合误差建模 |
| 4.1 瞬时旋转中心的定义 |
| 4.2 瞬时旋转中心的理论确定及仿真分析 |
| 4.2.1 理论确定 |
| 4.2.2 仿真分析 |
| 4.3 在机测量系统单项误差建模、测量及预测 |
| 4.3.1 单项误差建模 |
| 4.3.2 单项误差测量 |
| 4.3.3 单项误差预测 |
| 4.4 综合误差建模 |
| 4.4.1 微分变换建模理论 |
| 4.4.2 基于瞬时旋转中心的在机测量系统综合误差建模 |
| 4.4.3 在机测量系统综合模型的简化 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 三轴数控机床在机测量系统最佳测量区 |
| 5.1 最佳测量区 |
| 5.1.1 最佳测量区的定义 |
| 5.1.2 点测量误差计算模型 |
| 5.1.3 最佳测量区目标函数模型的建立 |
| 5.2 测量空间内测量误差仿真分布 |
| 5.2.1 采样点的选择 |
| 5.2.2 点测量误差仿真分布 |
| 5.3 求解最佳测量区的寻优算法 |
| 5.3.1 蚁群算法(ACO) |
| 5.3.2 遗传算法(GA) |
| 5.3.3 基于模拟退火的遗传优化算法(SA-GA) |
| 5.3.4 算法性能比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 三轴数控机床在机测量系统实验装置设计与实验验证 |
| 6.1 相关性误差实验平台的设计 |
| 6.1.1 硬件结构设计 |
| 6.1.2 电气控制系统设计 |
| 6.2 机床XY工作台动态定位误差实验验证 |
| 6.2.1 测量方案的设计 |
| 6.2.2 XY工作台动态定位误差测量实验 |
| 6.2.3 仿真与实验验证结果分析 |
| 6.3 瞬时旋转中心实验验证 |
| 6.3.1 沿X轴方向的速度测量及瞬心计算 |
| 6.3.2 沿Y轴方向的速度测量及瞬心计算 |
| 6.3.3 瞬心的简化 |
| 6.3.4 基于瞬时旋转中心的XY工作台定位误差补偿 |
| 6.4 面向点测量最佳测量区的实验验证 |
| 6.4.1 最佳测量区的实验求解 |
| 6.4.2 最佳测量区理论与实验结果对比分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要研究工作与结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（3）五轴数控机床空间误差检测、补偿与动态误差控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间误差建模与几何误差分析 |
| 1.2.2 误差检测与辨识方法 |
| 1.2.3 误差补偿方法 |
| 1.3 有关研究存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容及论文结构 |
| 第二章 五轴机床空间误差建模与误差灵敏度、耦合关系分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 五轴机床空间误差建模 |
| 2.2.1 几何误差定义 |
| 2.2.2 机床运动学模型 |
| 2.2.3 五轴机床空间误差模型 |
| 2.3 综合考虑刀具位姿误差的几何误差灵敏度分析 |
| 2.3.1 刀具位置误差与姿态误差关系 |
| 2.3.2 灵敏度指标定义 |
| 2.4 几何误差耦合关系分析 |
| 2.4.1 空间误差模型简化 |
| 2.4.2 考虑误差耦合的旋转轴检测 |
| 2.5 实验验证与讨论 |
| 2.5.1 几何误差灵敏度分析验证 |
| 2.5.2 旋转轴几何误差检测验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 五轴机床空间误差检测及自适应几何误差辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 优选测量点的五轴机床空间误差检测方法 |
| 3.2.1 几何误差的多项式描述 |
| 3.2.2 基于可观测度指标的测量点分布方法 |
| 3.2.3 测量路径规划 |
| 3.3 自适应几何误差辨识方法 |
| 3.4 仿真分析 |
| 3.5 实验验证与讨论 |
| 3.5.1 实验验证 |
| 3.5.2 结果分析与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于站位分布与坐标自校准方法的多站检测优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光跟踪仪多站检测原理 |
| 4.2.1 激光跟踪仪球坐标检测原理 |
| 4.2.2 激光跟踪仪多站检测原理 |
| 4.3 激光跟踪仪站位分布 |
| 4.4 坐标自校准方法优化 |
| 4.4.1 传统坐标自校准方法介绍 |
| 4.4.2 自校准测量点选择 |
| 4.4.3 坐标自校准方法 |
| 4.5 仿真分析与实验验证 |
| 4.5.1 激光跟踪仪站位分布仿真分析 |
| 4.5.2 坐标自校准方法仿真分析 |
| 4.5.3 实验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 五轴机床刀轨动态误差控制与评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传统刀轨加减速方法与误差分析 |
| 5.2.1 机床运动控制方法 |
| 5.2.2 传统刀轨加减速控制方法 |
| 5.2.3 传统刀轨加减速控制下的误差分析 |
| 5.3 工件坐标系下刀具位姿同步运动的刀轨加减速控制方法 |
| 5.4 评价动态误差的检测试件 |
| 5.4.1 检测试件设计 |
| 5.4.2 检测试件轮廓误差分析 |
| 5.5 仿真分析与实验验证 |
| 5.5.1 仿真分析 |
| 5.5.2 实验验证 |
| 5.5.3 结果分析与讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 五轴机床误差补偿案例研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 机床误差补偿方案介绍 |
| 6.2.1 误差补偿方案 |
| 6.2.2 误差补偿方法介绍 |
| 6.3 机床误差补偿应用案例 |
| 6.3.1 误差设置 |
| 6.3.2 空间误差检测与几何误差辨识 |
| 6.3.3 误差补偿效果验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）五轴卧式加工中心几何误差研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 数控机床几何误差研究现状 |
| 1.3.1 数控机床精度检测技术研究现状 |
| 1.3.2 数控机床几何误差基础理论研究现状 |
| 1.4 研究课题来源及研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 多体系统理论分析及五轴数控机床误差建模 |
| 2.1 多体系统建模理论基础 |
| 2.2 多体系统坐标变换描述 |
| 2.2.1 坐标变换的几何描述 |
| 2.2.2 坐标变换的数学表示 |
| 2.2.3 误差变换矩阵 |
| 2.3 五轴卧式加工中心几何误差建模 |
| 2.3.1 机床结构及特征矩阵描述 |
| 2.3.2 机床实际的运动学模型 |
| 2.3.3 运动学模型比较分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 精度检测仪R-test结构设计与优化 |
| 3.1 R-test总体结构特征 |
| 3.1.1 R-test测量原理及主要构成 |
| 3.1.2 关键器件选型 |
| 3.2 R-test基本设计准则 |
| 3.3 误差模型建立 |
| 3.3.1 几何模型 |
| 3.3.2 测量模型 |
| 3.4 最大测量空间分析 |
| 3.5 灵敏度分析 |
| 3.5.1 灵敏度评价指标 |
| 3.5.2 灵敏度指标查找结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于R-test的机床转动轴几何误差检测 |
| 4.1 几何误差辨识 |
| 4.1.1 左矩阵和右矩阵乘法定义 |
| 4.1.2 误差变换的雅可比公式 |
| 4.1.3 几何误差辨识算法 |
| 4.2 R-test的标定及测量数据处理方法 |
| 4.2.1 R-test标定方法 |
| 4.2.2 R-test测量数据处理方法 |
| 4.3 实验与结果 |
| 4.3.1 实验设计 |
| 4.3.2 几何误差的辨识 |
| 4.3.3 测量结果的预测 |
| 4.3.4 球杆仪对比实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于球杆仪的机床转动轴几何误差检测 |
| 5.1 球杆仪与数控机床RTCP功能简述 |
| 5.1.1 QC20-W无线球杆仪 |
| 5.1.2 五轴数控机床的RTCP功能 |
| 5.2 基于球杆仪的测量与辨识方法 |
| 5.2.1 RTCP功能关闭情况 |
| 5.2.2 RTCP功能开启情况 |
| 5.3 几何误差补偿算法 |
| 5.4 实验与结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要研究内容 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 攻读硕士学位期间的科研项目 |
| 致谢 |
（5）五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 误差补偿的发展和存在的主要问题 |
| 1.3.2 数控机床可靠性的发展和存在的主要问题 |
| 1.4 课题研究对象及主要内容 |
| 第二章 数控机床误差补偿技术 |
| 2.1 误差补偿技术概述 |
| 2.2 误差补偿基本特征 |
| 2.3 误差补偿基本内容 |
| 2.3.1 误差及误差源分析 |
| 2.3.2 综合误差模型的建立 |
| 2.3.3 误差检测和测温点的优化选择 |
| 2.3.4 误差元素建模技术 |
| 2.3.5 误差补偿控制系统的实施及检验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于多体系统理论的机床误差建模方法 |
| 3.1 多体系统理论 |
| 3.1.1 多体系统理论概述 |
| 3.1.2 齐次坐标变换 |
| 3.2 数控机床几何误差分析 |
| 3.3 基于多体系统运动学的机床误差建模 |
| 3.3.1 五轴机床邻接体间运动特征分析 |
| 3.3.2 五轴机床综合误差建模 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于正交多项式回归的机床误差建模方法 |
| 4.1 五轴数控机床关于旋转轴位置的误差分析 |
| 4.2 正交多项式回归方法 |
| 4.2.1 回归分析方法简述 |
| 4.2.2 正交函数与正交多项式回归的原理和关系 |
| 4.2.3 正交多项式回归建模方法和步骤 |
| 4.2.4 多元回归的正交多项式计算方法 |
| 4.3 基于正交多项式的综合误差表格化建模 |
| 4.3.1 回归函数类型的分析选择 |
| 4.3.2 基于正交多项式的综合误差表格化建模步骤 |
| 4.3.3 运用Matlab软件的误差程序建模和图像处理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 数控机床精度可靠性评估 |
| 5.1 机构可靠性定义 |
| 5.2 可靠性理论和可靠度基本概念 |
| 5.3 单一失效模式构件可靠度分析方法 |
| 5.3.1 一次二阶矩法 |
| 5.3.2 蒙特卡洛法 |
| 5.3.3 响应面法 |
| 5.4 误差灵敏度分析 |
| 5.5 基于验算点法的机床精度可靠性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 课题总结 |
| 主要创新点 |
| 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）双转台五轴数控机床几何误差辨识与补偿研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 数控机床误差的分类 |
| 1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 几何误差检测及辨识研究现状 |
| 1.3.2 几何误差补偿现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 五轴数控机床几何误差建模与运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 五轴数控机床结构及其几何误差元素分析 |
| 2.2.1 BC型双转台五轴数控结构 |
| 2.2.2 五轴数控机床几何误差元素分析 |
| 2.3 双转台五轴机床几何误差模型的建立 |
| 2.3.1 坐标系的标定 |
| 2.3.2 齐次坐标变换原理 |
| 2.3.3 刀具运动链变换矩阵 |
| 2.3.4 工件运动链变换矩阵 |
| 2.3.5 五轴数控机床综合误差模型的建立 |
| 2.4 双转台五轴机床运动学模型的建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于球杆仪五轴数控机床的误差辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 球杆仪测量系统组成及工作原理 |
| 3.2.1 QC20-W型球杆仪系统组成 |
| 3.2.2 球杆仪工作原理 |
| 3.3 基于最小二乘法球杆仪安装误差的消除 |
| 3.4 平动轴几何误差杆长变化模型的建立 |
| 3.5 平动轴几何误差辨识 |
| 3.5.1 几何误差元素建模 |
| 3.5.2 几何误差辨识原理 |
| 3.5.3 基于虚拟观测法的辨识求解 |
| 3.6 旋转轴几何误差辨识模型及算法 |
| 3.6.1 旋转轴几何误差测量模型的建立 |
| 3.6.2 基于球杆仪旋转轴测试方案设计 |
| 3.6.3 旋转轴几何误差的分离 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 几何误差的测量及辨识结果 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 平动轴几何误差检测及辨识结果 |
| 4.2.1 平动轴的检测前期工作 |
| 4.2.2 球杆仪安装及实验过程 |
| 4.2.3 平动轴的检测与辨识结果 |
| 4.3 旋转轴的几何误差检测及辨识结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于实际逆运动学的机床几何误差补偿 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 误差补偿设计 |
| 5.2.1 数控指令与刀位数据的关系 |
| 5.2.2 误差补偿基本原理 |
| 5.2.3 逆运动学模型 |
| 5.3 误差补偿仿真与实验 |
| 5.3.1 双转台五轴机床后处理 |
| 5.3.2 误差补偿仿真实验验证 |
| 5.3.3 平动轴几何误差补偿实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的学术论文及科研情况 |
（7）基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差辨识及补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 背景介绍 |
| 1.3 机床误差来源及分类 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 误差建模 |
| 1.4.2 误差测量 |
| 1.4.3 误差补偿 |
| 1.5 课题研究目的及意义 |
| 1.6 本文研究的主要内容和论文框架 |
| 第二章 基于对偶四元数的五轴机床误差建模 |
| 2.1 对偶四元数基础理论 |
| 2.1.1 四元数 |
| 2.1.2 对偶数 |
| 2.1.3 对偶四元数 |
| 2.2 五轴数控机床几何误差分析 |
| 2.2.1 与位置有关几何误差 |
| 2.2.2 与位置无关几何误差 |
| 2.3 对偶四元数定义几何误差 |
| 2.3.1 旋转轴与位置无关几何误差 |
| 2.3.2 线性轴与位置无关几何误差 |
| 2.4 五轴数控机床结构分析 |
| 2.5 AC五轴数控机床误差建模 |
| 2.5.1 机床运动链分析 |
| 2.5.2 机床理想运动学模型建立 |
| 2.5.3 包含旋转轴与位置无关几何误差的机床误差建模 |
| 2.6 BC五轴数控机床误差建模 |
| 2.6.1 机床运动链分析 |
| 2.6.2 机床理想运动学模型建立 |
| 2.6.3 包含旋转轴与位置无关几何误差的机床误差建模 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 五轴数控机床旋转轴几何误差测量 |
| 3.1 检测设备与原理分析 |
| 3.1.1 球杆仪检测原理 |
| 3.1.2 球杆仪与机床运动同步匹配算法 |
| 3.2 球杆仪安装误差分析 |
| 3.3 AC五轴数控机床旋转轴几何误差测量 |
| 3.3.1 实验轨迹规划 |
| 3.3.2 球杆仪采样与机床运动同步规划 |
| 3.3.3 实验验证与误差解耦 |
| 3.4 BC五轴数控机床旋转轴几何误差测量 |
| 3.4.1 实验轨迹选取 |
| 3.4.2 球杆仪采样与机床运动同步规划 |
| 3.4.3 实验验证与误差解耦 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差补偿策略 |
| 4.1 机床旋转轴几何误差补偿策略 |
| 4.1.1 旋转轴方向误差补偿 |
| 4.1.2 方向误差补偿仿真模拟 |
| 4.1.3 旋转轴位置误差补偿 |
| 4.2 补偿验证 |
| 4.2.1 球杆仪实验补偿验证 |
| 4.2.2 加工实验补偿验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 本文的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）精密多轴数控机床误差建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 数控机床误差的概念及种类 |
| 1.2.1 机床误差概念 |
| 1.2.2 机床误差的分类 |
| 1.3 国内外机床误差建模及补偿技术的现状 |
| 1.3.1 数控机床误差的建模及理论研究现状 |
| 1.3.2 数控机床误差测量研究现状 |
| 1.3.3 数控机床误差补偿方法研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于多体系统理论建模方法、误差运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多体系统理论误差建模的数学基础 |
| 2.3 机床误差模型分析 |
| 2.3.1 齐次坐标变换理论分析 |
| 2.3.2 实际情况下机床各运动链的齐次变换矩阵 |
| 2.3.3 相邻典型体间实际运动的运动学描述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 四轴精密数控机床几何误差的测量与建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 四轴精密数控机床简介及误差测量原理 |
| 3.2.1 激光干涉仪的测量原理 |
| 3.2.2 四轴精密数控机床定位误差测量原理 |
| 3.2.3 机床移动轴角度误差测量原理 |
| 3.2.4 机床移动轴直线度误差测量原理 |
| 3.3 切比雪夫多项式理论及利用 |
| 3.3.1 切比雪夫多项式理论 |
| 3.3.2 切比雪夫多项式分类 |
| 3.4 基于切比雪夫的几何误差建模 |
| 3.4.1 移动轴定位误差测量 |
| 3.4.2 移动轴定位误差建模 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 四轴精密数控机床几何与热误差误差及综合建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机床误差建模原理及测量 |
| 4.2.1 误差综合建模原理 |
| 4.2.2 综合误差元素测量 |
| 4.2.3 四轴精密数控机床温度与误差测量 |
| 4.3 最小二乘法理论及利用 |
| 4.3.1 最小二乘法理论 |
| 4.3.2 最小二乘法矩阵形式 |
| 4.3.3 最小二乘法应用 |
| 4.4 四轴精密数控机床综合误差建模 |
| 4.4.1 几何基准误差建模 |
| 4.4.2 热误差建模 |
| 4.4.3 综合误差建模 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（9）五轴龙门数控机床空间误差建模与补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 五轴数控机床空间误差建模研究现状 |
| 1.2.1 数控机床误差分类及误差源分析 |
| 1.2.2 空间误差的建模理论 |
| 1.3 几何误差测量和辨识技术研究现状 |
| 1.3.1 误差测量系统 |
| 1.3.2 平动轴几何误差测量 |
| 1.3.3 旋转轴几何误差测量 |
| 1.4 误差补偿策略研究现状 |
| 1.5 任务来源及主要研究内容 |
| 第2章 基于多体系统的五轴龙门数控机床空间误差建模 |
| 2.1 五轴龙门数控机床实验平台 |
| 2.2 双摆头五轴龙门数控机床的多体系统描述 |
| 2.2.1 机床拓扑结构及低序体阵列 |
| 2.2.2 运动体的齐次坐标变换矩阵 |
| 2.3 双摆头五轴龙门数控机床的空间误差综合建模 |
| 2.3.1 参考坐标系的设置 |
| 2.3.2 双摆头五轴龙门数控机床的空间误差模型 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 五轴龙门数控机床几何误差的测量与辨识 |
| 3.1 基于改进九线法的平动轴几何误差测量 |
| 3.1.1 传统九线法的原理与不足 |
| 3.1.2 九线辨识模型的改进 |
| 3.1.3 测量点位的最优选取 |
| 3.1.4 稳定性仿真验证 |
| 3.2 旋转轴的几何误差测量 |
| 3.2.1 测量方案和解耦模型 |
| 3.2.2 误差测量实验 |
| 3.2.3 测量数据的修正 |
| 3.2.4 误差元素辨识 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 五轴龙门数控机床空间误差补偿 |
| 4.1 平动轴误差补偿 |
| 4.1.1 螺距误差补偿模块的应用 |
| 4.1.2 直线插补补偿及实验验证 |
| 4.1.3 圆弧插补补偿及实验验证 |
| 4.2 旋转轴误差补偿 |
| 4.2.1 旋转轴几何误差敏感度定性分析 |
| 4.2.2 旋转轴线性误差补偿方案 |
| 4.2.3 几种典型路径的补偿实验方案 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和参与的课题 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）数控机床误差补偿及单轴受力对几何误差影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 误差补偿技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 误差建模方法研究现状与发展趋势 |
| 1.2.2 误差测量技术研究现状与发展趋势 |
| 1.2.3 误差补偿技术研究现状与发展趋势 |
| 1.2.4 切削力误差的研究现状与发展趋势 |
| 1.3 课题研究的主要内容 |
| 2 基于多体系统理论的几何误差建模 |
| 2.1 数控机床的结构描述 |
| 2.2 三轴数控机床拓扑结构分析 |
| 2.3 机床坐标系的建立 |
| 2.4 几何误差模型的建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 螺距误差补偿对其他项几何误差的影响 |
| 3.1 测量方法的选择 |
| 3.1.1 新的9线直接测量方法测量原理 |
| 3.1.2 新的9线直接测量方法测量过程 |
| 3.2 测量仪器简介 |
| 3.2.1 激光干涉仪简介 |
| 3.2.2 球杆仪简介 |
| 3.3 误差测量 |
| 3.3.1 相关参数清零 |
| 3.3.2 采集、分析数据 |
| 3.3.3 定位精度和重复定位精度的计算 |
| 3.4 误差补偿 |
| 3.4.1 相关参数值的设定 |
| 3.4.2 螺距误差补偿后误差测量 |
| 3.5 实验结果对比分析 |
| 3.5.1 Y轴实验结果分析 |
| 3.5.2 Z轴实验结果分析 |
| 3.5.3 X轴实验结果分析 |
| 3.6 几何误差模型的应用 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 数控机床单轴受力对几何误差的影响 |
| 4.1 恒定载荷的加载方案 |
| 4.1.1 施加恒定载荷的目的 |
| 4.1.2 设计恒定载荷的加载装置 |
| 4.1.3 恒定载荷的实际加载 |
| 4.2 单轴受力几何误差直接测量的可行性分析 |
| 4.3 单轴受力几何误差测量实验 |
| 4.4 实验结果及分析 |
| 4.4.1 定位误差结果分析 |
| 4.4.2 角度误差结果分析 |
| 4.4.3 直线度误差结果分析 |
| 4.4.4 垂直度误差结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 导师简介 |
四、机床几何误差和运动误差及其误差补偿技术（论文参考文献）
- [1]五轴联动数控机床空间误差建模及补偿技术研究[D]. 韩伟. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]三轴数控机床在机测量系统精度提升关键技术研究[D]. 李莉. 安徽理工大学, 2021(02)
- [3]五轴数控机床空间误差检测、补偿与动态误差控制方法研究[D]. 李晴朝. 电子科技大学, 2021
- [4]五轴卧式加工中心几何误差研究[D]. 蒲耀洲. 四川大学, 2021(02)
- [5]五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估[D]. 张露熹. 兰州理工大学, 2021(01)
- [6]双转台五轴数控机床几何误差辨识与补偿研究[D]. 侯宏天. 兰州理工大学, 2021
- [7]基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差辨识及补偿[D]. 王浩. 天津工业大学, 2021(01)
- [8]精密多轴数控机床误差建模研究[D]. 王伟文. 长春工业大学, 2020
- [9]五轴龙门数控机床空间误差建模与补偿[D]. 代康. 山东大学, 2020(02)
- [10]数控机床误差补偿及单轴受力对几何误差影响的研究[D]. 苏妙静. 广东海洋大学, 2020(02)