外文翻譯--數(shù)控機床幾何誤差及其補償方法研究.doc

畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯系部：機械工程系專業(yè)：機械工程及自動化姓名：學(xué)號：外文出處：CNCMachineToolGeometricErroranditsCompensationMethod附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導(dǎo)教師評語：此翻譯文章詳細(xì)描述了數(shù)控機床幾何誤差及其補償方法研究，翻譯用詞基本準(zhǔn)確，文筆也較為通順，具備一定的英語基礎(chǔ)，為在以后工作中接觸英文資料打下了基礎(chǔ)簽名：年月日注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件1：外文資料翻譯譯文數(shù)控機床幾何誤差及其補償方法研究摘要：對數(shù)控機床幾何誤差產(chǎn)生的原因作了比較詳細(xì)的分析，將系統(tǒng)誤差的補償方法進行了歸納，并在此基礎(chǔ)上闡述了各類誤差補償方法的應(yīng)用場合，為進一步實現(xiàn)機床精度的軟升級打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；幾何誤差；誤差補償前言提高機床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計、制造和裝配的水平來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法(errorprevention)。該方法一方面主要受到加工母機精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)致加工成本膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。另一種叫誤差補償法(errorcompensation)，通常通過修改機床的加工指令，對機床進行誤差補償，達(dá)到理想的運動軌跡，實現(xiàn)機床精度的軟升級。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對穩(wěn)定，易于進行誤差補償。對數(shù)控機床幾何誤差的補償，可以提高整個機械工業(yè)的加工水平，對促進科學(xué)技術(shù)進步，提高我國國防能力，繼而極大增強我國的綜合國力都具有重大意義。1幾何誤差產(chǎn)生的原因普遍認(rèn)為數(shù)控機床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：1.1機床的原始制造誤差是指由組成機床各部件工作表面的幾何形狀、表面質(zhì)量、相互之間的位置誤差所引起的機床運動誤差，是數(shù)控機床幾何誤差產(chǎn)生的主要原因。1.2機床的控制系統(tǒng)誤差包括機床軸系的伺服誤差（輪廓跟隨誤差），數(shù)控插補算法誤差。1.3熱變形誤差由于機床的內(nèi)部熱源和環(huán)境熱擾動導(dǎo)致機床的結(jié)構(gòu)熱變形而產(chǎn)生的誤差。1.4切削負(fù)荷造成工藝系統(tǒng)變形所導(dǎo)致的誤差包括機床、刀具、工件和夾具變形所導(dǎo)致的誤差。這種誤差又稱為“讓刀”，它造成加工零件的形狀畸變，尤其當(dāng)加工薄壁工件或使用細(xì)長刀具時，這一誤差更為嚴(yán)重。1.5機床的振動誤差在切削加工時，數(shù)控機床由于工藝的柔性和工序的多變，其運行狀態(tài)有更大的可能性落入不穩(wěn)定區(qū)域，從而激起強烈的顫振。導(dǎo)致加工工件的表面質(zhì)量惡化和幾何形狀誤差。1.6檢測系統(tǒng)的測試誤差包括以下幾個方面：（1）由于測量傳感器的制造誤差及其在機床上的安裝誤差引起的測量傳感器反饋系統(tǒng)本身的誤差；（2）由于機床零件和機構(gòu)誤差以及在使用中的變形導(dǎo)致測量傳感器出現(xiàn)的誤差。1.7外界干擾誤差由于環(huán)境和運行工況的變化所引起的隨機誤差。1.8其它誤差如編程和操作錯誤帶來的誤差。上面的誤差可按照誤差的特點和性質(zhì)，歸為兩大類：即系統(tǒng)誤差和隨機誤差。數(shù)控機床的系統(tǒng)誤差是機床本身固有的誤差，具有可重復(fù)性。數(shù)控機床的幾何誤差是其主要組成部分，也具有可重復(fù)性。利用該特性，可對其進行“離線測量”，可采用“離線檢測開環(huán)補償”的技術(shù)來加以修正和補償，使其減小，達(dá)到機床精度強化的目的。隨機誤差具有隨機性，必須采用“在線檢測閉環(huán)補償”的方法來消除隨機誤差對機床加工精度的影響，該方法對測量儀器、測量環(huán)境要求嚴(yán)格，難于推廣。2幾何誤差補償技術(shù)針對誤差的不同類型，實施誤差補償可分為兩大類。隨機誤差補償要求“在線測量”，把誤差檢測裝置直接安裝在機床上，在機床工作的同時，實時地測出相應(yīng)位置的誤差值，用此誤差值實時的對加工指令進行修正。隨機誤差補償對機床的誤差性質(zhì)沒有要求，能夠同時對機床的隨機誤差和系統(tǒng)誤差進行補償。但需要一整套完整的高精度測量裝置和其它相關(guān)的設(shè)備，成本太高，經(jīng)濟效益不好。文獻(xiàn)4進行了溫度的在線測量和補償，未能達(dá)到實際應(yīng)用。系統(tǒng)誤差補償是用相應(yīng)的儀器預(yù)先對機床進行檢測，即通過“離線測量”得到機床工作空間指令位置的誤差值，把它們作為機床坐標(biāo)的函數(shù)。機床工作時，根據(jù)加工點的坐標(biāo)，調(diào)出相應(yīng)的誤差值以進行修正。要求機床的穩(wěn)定性要好，保證機床誤差的確定性，以便于修正，經(jīng)補償后的機床精度取決于機床的重復(fù)性和環(huán)境條件變化。數(shù)控機床在正常情況下，重復(fù)精度遠(yuǎn)高于其空間綜合誤差，故系統(tǒng)誤差的補償可有效的提高機床的精度，甚至可以提高機床的精度等級。迄今為止，國內(nèi)外對系統(tǒng)誤差的補償方法有很多，可分為以下幾種方法：2.1單項誤差合成補償法這種補償方法是以誤差合成公式為理論依據(jù)，首先通過直接測量法測得機床的各項單項原始誤差值，由誤差合成公式計算補償點的誤差分量，從而實現(xiàn)對機床的誤差補償。對三坐標(biāo)測量機進行位置誤差測量的當(dāng)屬利特,運用三角幾何關(guān)系,推導(dǎo)出了機床各坐標(biāo)軸誤差的表示方法,沒有考慮轉(zhuǎn)角的影響。較早進行誤差補償?shù)膽?yīng)是何曼教授，針對型號Moore5-Z(1)的三坐標(biāo)測量機，在16小時內(nèi)，測量了工作空間內(nèi)大量的點的誤差，在此過程中考慮了溫度的影響，并用最小二乘法對誤差模型參數(shù)進行了辨識。由于機床運動的位置信號直接從激光干涉儀獲得，考慮了角度和直線度誤差的影響，獲得比較滿意的結(jié)果。1985年G.Zhang成功的對三坐標(biāo)測量機進行了誤差補償。測量了工作臺平面度誤差，除在工作臺邊緣數(shù)值稍大，其它不超過1m，驗證了剛體假設(shè)的可靠性。使用激光干涉儀和水平儀測量得的21項誤差，通過線性坐標(biāo)變換進行誤差合成，并實施了誤差補償。X-Y平面上測量試驗表明，補償前,在所有測量點中誤差值大于20m的點占20，在補償后，不超過20的點的誤差大于2m，證明精度提高了近10倍。除了坐標(biāo)測量機的誤差補償以外，數(shù)控機床誤差補償?shù)难芯恳踩〉昧艘欢ǖ某晒Ｔ?977年斯提克教授運用矢量圖的方法，分析了機床各部件誤差及其對幾何精度的影響，奠定了機床幾何誤差進一步研究的基礎(chǔ)。福勞瑞和其合作者也對該方法進行了研究，得出了機床幾何誤差的通用模型,對單項誤差合成補償法作出了貢獻(xiàn)。金奈特更進一步將該方法運用