数控机床XY工作台单向运动二维阿贝误差分析与建模

为了提高数控机床的加工精度,建立误差补偿模型。对温度影响下的数控机床XY工作台导轨系统各误差分量之间的误差相关性进行研究。首先,分析了XY工作台单向运动时各平动误差和角度误差的相关性和X向导轨系统二维阿贝误差的变化规律。然后,建立了Y轴导轨系统和X轴导轨系统误差相关性的阿贝误差计算模型。最后,分别进行了X轴导轨和Y轴导轨角度误差的相关性验证和导轨系统定位误差补偿效果对比实验。实验结果表明:利用工作台二维阿贝误差补偿后的定位误差2整体误差呈减小趋势,且比用传统方法补偿后的定位误差1最大相差3µm左右,占补偿后的工作台总误差的三分之一。本文所建立的导轨系统二维阿贝误差模型更符合数控机床XY工作台误差的实际变化规律,利用该模型导轨进行的工作台联动定位误差补偿效果比传统补偿方法的修正效果更好,为实时补偿数控机床误差,提高机床加工精度和在机测量系统的测量精度打下理论基础。

基于超声波电机的三维微动平台的设计

为了适应航空环境中低电压和轻重量的要求,设计了一种基于柔性铰链微位移缩小机构的微动平台。微动平台由超声波电机作为驱动元件,利用杠杆原理,经由柔顺机构输出缩小位移,从而实现机器人末端手臂的微位姿调整。对微位移缩小机构缩小倍数与运动学做了理论分析,并对柔性铰链位移和最大应力进行了有限元分析,实验证明该微动平台可以实现预期的运动。

二维无耦合微位移工作台的刚度计算与分析

文章针对一种无耦合的二维微位移工作台,推导了该工作台的刚度理论公式。首先给出了工作台的结构,推导了柔性铰链杆端点处的转角和位移;在此基础上推导了二维微位移工作台在x、y2个方向的刚度理论公式;最后采用有限元仿真计算值对刚度理论公式进行了验证。结果表明,刚度理论公式计算值与有限元仿真计算值的相对误差不超过该文给定参数范围的11.11%。

精密高刚度二维气浮工作台的设计与分析

目前精密二维气浮工作台的研究,存在着二维气浮工作台的刚度和承载力较小的问题,设计了一种以精密方箱为基准的精密高刚度二维气浮工作台。该气浮工作台采用整体式气浮导轨副设计,全部构件以精密方箱为位置基准,用精密方箱自身的高平面度、平行度和垂直度来保证X轴和Y轴导轨的运行直线精度和系统刚度,并且工作台采用直线电机驱动,消除了传统机械传递带来的误差。该实验台具有机械精度高、运动直线度高、系统刚度大、安装维护容易等特点,能在精密加工、精密测量领域中广泛使用。

双驱二维工作台的几何误差建模与补偿方法

利用多体系统理论和齐次坐标变换法建立了双电机同步驱动的二维工作台几何误差模型。基于倍福自动化控制系统,针对进给方向上的定位误差提出了一种适用于双驱二维工作台的虚拟轴-电子凸轮误差补偿方法。以激光干涉仪为工具测量了相关的几何误差,对测量结果进行了拟合,在此基础上进行了误差补偿实验,验证了几何误差模型以及所提出的误差补偿方法较为准确、有效。

基于气体润滑支承技术的大承载精密一维调整技术研究

为实现光学和机械测量中对大型被测件位姿的一维高精度测量和调整，发明研制了基于空气静压轴承技术的高精度大承载一维调整装置，并对该一维调整系统的调倾性能进行测定和研究。阐述了基于空气静压轴承技术的调倾工作台的构成及工作原理。利用三维空间坐标变换得到调倾操作的数学模型，并由此得出了驱动器位移与倾斜角度间的关系。采用光电自准直仪构建测量系统，得出基于空气静压轴承技术的大范围高精度工作台倾斜调整的分辨力。分析了测量系统的误差，给出调倾装置的性能评价。实验结果表明：在50kg负载下，调倾操作的分辨力为1．2″，倾斜调整范围± 1°。发明研制的系统满足光学和机械测量中对调整工作台的高精度、高分辨力、大调整范围、无摩擦、易驱动和高承载刚度等要求。