数控机床综合误差分析与补偿一直是当前国内外研究的热点与难点,而复合数控机床是一类新型的数控机床,具有运动链多、结构复杂,对其进行误差补偿将更加复杂。本项目首次将多学科优化综合方法,应用于复合数控机床误差行为的研究之中,揭示出数控机床空间几何误差、热变形误差、切削载荷变形误差内在的耦合关系,为高精度综合误差分析与误差补偿提供了明晰的理论分析方法。本项目首次运用多体系统运动学理论建立了复合数控机床运动结构描述模型和通用空间几何误差分析模型,在考虑各类几何误差的前提下,推导出复合数控机床精密加工条件方程以及刀具路经、数控指令值、刀具轨迹的相互影射关系模型,为人们认识复合机床几何误差以及开展误差补偿工作建立了理论计算基础。本项目针对目前机床热误差预报存在的不足,探索了基于输入、输出能量偏差的数控机床主轴热误差的预报方法,从理论和实验两个方面揭示出机床主轴热变形与主轴的平均温度也就是主轴中存储的热能存在着线形相关性,并构造出基于能量偏差的机床热变形预报模型,提出了热误差几何误差解偶补偿方法,开发出卧式车铣复合机床空间几何误差补偿软件,设计出用于热补偿的微位移夹具,获得比较理想的误差补偿效果。
英文主题词Complex CNC machine tools;Error compensation;Precision machining