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一种基于新灵敏度指标的五轴数控机床关键几何误差辨识方法 被引量:4

A key geometric error identification method for five-axis NC machine tool based on new sensitivity index
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摘要 精度设计是提升机床加工精度的有效途径,而准确辨识关键几何误差并为其合理分配权重是实现精度设计的前提条件,因此,提出了一种识别关键几何误差的灵敏度分析方法。首先基于多体系统理论建立了机床加工误差模型,并基于该模型构建了灵敏度分析模型,同时定义了一种新的灵敏度指标。然后,通过仿真分析明确了第10、17、22、24和37项几何误差为关键几何误差,同时实现了对各项几何误差分配权重。最后,通过补偿关键几何误差和全部几何误差的方式对“S”形检测试件进行加工并对比其轮廓度误差,对比结果显示通过两种补偿方式获得的平均轮廓度误差在3条检测线上的差值很小,分别为0.005、0.004和0.006 mm,因此证明了提出的灵敏度分析方法的正确性。 The accuracy design is an effective method to improve machining accuracy of machine tools. How to identify key geometric errors accurately and assign weights to each geometric error are the prerequisites for achieving accuracy design. Therefore, a sensitivity analysis method for identifying the key geometric errors is proposed. Firstly, the machining error model of machine tools based on the multi-body system theory is formulated. And the sensitivity analysis model based on the machining error model of machine tools is established. Meanwhile, a new sensitivity index is defined. Then, the 10th, 17th, 22nd, 24th and 37th geometric errors are determined as the key geometrical errors of the machine tool by simulation analysis. Meanwhile, the weight of each geometric error is allocated. Finally, the “S” shape test piece is selected as the research object for experiment verification. The “S” shaped test pieces are machined by compensating the identified key geometric errors and all geometric errors. And the form errors of the “S” shape test piece are compared. The comparison results show that the difference of the average profile error obtained by two compensation strategies on three detection lines is very small, which is 0.005, 0.004, and 0.006 mm, respectively. Therefore, the correctness of sensitivity analysis method is verified.
作者 陶浩浩 陈丰 李同杰 范晋伟 Tao Haohao;Chen Feng;Li Tongjie;Fan Jinwei(College of Mechanical Engineering,Anhui Science and Technology University,Chuzhou 233100,China;Faculty of Materials and Manufacturing,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)
出处 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期120-128,共9页 Chinese Journal of Scientific Instrument
基金 国家自然科学基金(51775010) 安徽省自然科学基金(2108085MEI167)项目资助
关键词 关键几何误差 加工误差 五轴数控机床 灵敏度分析 “S”形检测试件 key geometric errors machining error five-axis NC machine tool sensitivity analysis “S” shape test piece
作者简介 陶浩浩,2015年于安徽科技学院获得学士学位,2021年于北京工业大学获得博士学位,现为安徽科技学院讲师,主要研究方向为数控机床全数字化精度优化设计、精密及超精密加工。E-mail:Taohao_hao@163.com;通信作者:李同杰,分别在2004年和2007年于兰州交通大学获得学士和硕士学位,2014年于南京航空航天大学获得博士学位,现为安徽科技学院教授、硕士生导师,主要研究方向为数控机床精度提升,齿轮传动动力学优化设计。E-mail:litongjie2000@163.com;范晋伟,1987年于太原工业学院获得学士学位,分别在1993年和1996年于天津大学获得硕士和博士学位,现为北京工业大学教授、博士生导师,主要研究方向为数控机床精密及超精密加工,自动化装备。E-mail:jwfan@bjut.edu.cn
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