一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法技术

本发明专利技术是一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法，该方法能在新型机床创新设计阶段根据给定的机床公差精度设计方案直接获得机床整机精度，包括以下：分析数控机床的结构组成，确定与数控机床整机精度密切相关的关键零部件的关键部位；建立数控机床关键零部件的公差与数控机床几何误差源参数的关系模型；建立数控机床整机精度分析模型；建立标准样件加工误差空间模型；数控机床精度设计方案的选择和优化，本发明专利技术是对目前传统的精度经验设计法的一个突破，对促进我国多轴数控机床创新设计的蓬勃发展，彻底摆脱精度经验设计法的束缚，促使我国多轴数控机床精度设计的水平取得跨越性发展，达到世界领先水平都具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法
本专利技术涉及数控机床精度设计
，具体的是一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法。
技术介绍
现代机械制造业中，多轴数控机床作为“工作母机”可以实现多工序、多表面的复合加工，被广泛应用于航空航天、汽车、轮船、能源等重要行业，其研制水平是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志。目前，人们在机床精度设计方面虽然开展了相关的研究工作，但主要是依赖于传统的经验精度设计方法。在研制新型高精密数控机床时，设计工程师首先依据机床整机的总体设计方案及零部件的结构，再通过使用对国外图纸的不断改型、与类似的机床进行比对以及凭借以往的设计经验等方法，为机床各个零部件确定所需要的公差。然而，这种凭经验进行的精度设计，存在一定的设计盲目性，易导致设计周期长和成本高的问题，甚至会造成机床零部件极高的公差精度要求和极高的制造成本，而最终机床整机精度却不能得到保证的问题，而且又由于我国数控机床走的是一条引进、消化、吸收的发展之路，相对发达国家，严重缺乏设计经验的积累。r>所以，传统的精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、分析数控机床的结构组成，确定与数控机床整机精度密切相关的关键零部件的关键部位；/n步骤二、建立数控机床关键零部件的公差与数控机床几何误差源参数的关系模型；/n步骤三、建立数控机床整机精度分析模型；/n步骤四、建立标准样件加工误差空间模型；/n步骤五、数控机床精度设计方案的选择和优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、分析数控机床的结构组成，确定与数控机床整机精度密切相关的关键零部件的关键部位；
步骤二、建立数控机床关键零部件的公差与数控机床几何误差源参数的关系模型；
步骤三、建立数控机床整机精度分析模型；
步骤四、建立标准样件加工误差空间模型；
步骤五、数控机床精度设计方案的选择和优化。


2.根据权利要求1所述的一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法，其特征在于，所述步骤二中具体步骤为：
首先，建立数控机床关键零部件公差与其加工后的表面形貌误差的关系模型；
其次，收集关键零部件的关键部位公差及其加工后的表面形貌误差检测数据，依据零部件公差的概念以及零部件运动误差的真实规律，利用这些生产中获得的实际数据，运用单调函数及傅里叶级数截断函数的组合，建立零件公差与其表面形貌误差的关系模型，并通过与实测的数据比对，确定模型中傅里叶级数截断阶数；
最后，依据数控机床各个零部件的装配关系，推导出零件表面形貌误差与相应的数控机床几何误差源参数的关系，从而间接建立起数控机床关键零部件的公差与数控机床几何误差源参数的关系模型。


3.根据权利要求1所述的一种高精密多轴数控机床精度设计的定量分析方法，其特征在于，所述步骤三中的具体步骤为：
1)、根据数控机床的结构组成，将数控机床分解为由多个体组成的多体系统；
2)、依据多体系统运动学理论，在考虑误差的情况下，可得出多体系统中任意体K内任意一点在惯性坐标系中的位置矩阵为：



式中：[SSV]＝[SSV]p[SSV]pe[SSV]s[SSV]se；
V＝Lt(K),S＝Lt(V),L0(K)＝K,Lu(K)＝1,u,t为自然数；
[SSV]p——体V相对于体S的相对位置理想变换矩阵；
[SSV]pe——体V相对于体S的相对位置误差变换矩阵；
[SSV]s——体V相对于体S的相对运动理想变换矩阵；
[SSV]se——体V相对于体S的相对运动误差变换矩阵；
pv——体V的坐标原...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬昌军，谢贵重，王巧花，李立伟，孟凡念，王良文，吴立辉，宋晓辉，张国辉，龙雨，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41