为减小各几何误差对机床加工精度的影响、提高机床加工精度,以数控精密内圆磨床为研究对象,基于多体系统理论及齐次坐标变换原理,得到磨床的空间运动误差模型,建立几何误差与运动位置之间的映射关系。对加工补偿点的确定方法及数控指令修改方法进行研究,得到精密加工数控指令;通过软件进行阶梯轴试件的加工仿真验证,分别得到补偿前后的数控指令,并选取5个补偿点;补偿前后到理想位置的空间误差分别从0.616、0.607、0.614、0.295、0.376 cm减小到0.354、0.398、0.376、0.188、0.255 cm,分别减小42.5%、34.4%、38.6%、36.3%、32.1%。结果表明通过修改数控指令能够提高机床加工精度。

为了提高片层体积无损测量装置实验精度,建立了实验装置误差模型并对误差补偿进行研究。运用多体系统理论的齐次矩阵变换在平口钳、运动平台、夹具上建立各自坐标系,对实验平台各相邻构件几何误差进行系统分析,并根据误差传递关系,建立了实验装置综合误差模型。基于点在空间坐标系下矢量表达的补偿方法,通过测量辨析,完成了对误差补偿模型参数的确定。通过补偿验证,实验装置精度获得了较大提升。表明该方法能有效地对实验装置误差进行补偿,为实验数据采集提供精度保证。

机床的加工精度受诸多方面的误差因素的影响,而组成机床的误差主要包括热、力、几何、运动误差等,其中机床部件的几何误差对球笼沟道床的加工精度有着举足轻重的作用。以QMB125数控磨床为研究对象,基于多体系统理论,通过低序体阵列来描述磨床的拓扑结构,对磨床的27项几何误差源进行误差取样检测,建立起机床的运动学模型,进而计算出各个误差源的敏感度系数来找出影响程度较高的几何误差项,为合理经济的提高机床精度提供有效依据。

针对当前非球面元件面型检测设备存在的不足,提出了一种基于最接近圆法的非球面面型检测新原理,描述了该检测原理的实施过程,建立了该检测原理的数学模型,同时,以该原理为核心构建了原理样机的总体结构,并解析了原理样机的检测轨迹;针对原理样机的实体模型进行了综合误差源分析,基于多提系统理论建立了原理样机的拓扑结构、相邻体的理想变换矩阵和实际运动变换矩阵,并最终建立了原理样机的综合误差模型,为后续原理样机实施误差补偿奠定了坚实基础。

为提高课题组自研的超精密磨床加工精度,基于多体系统理论,运用齐次坐标变换原理,分析该超精密磨床37项几何误差来源,对非球面超精密磨削的综合误差建模。超精密磨床的多项几何误差元素已在制造阶段标定、补偿,取砂轮对刀误差和砂轮轮廓半径磨损误差作为主要面形误差来源,分别推导其对综合误差的传递函数,分析误差辨识方法,建立误差修正补偿模型,提出基于直接补偿的点补修正法。试验结果表明:建立的综合误差模型正确,根据误差辨识方法和修

近净成形要求压力机具有较高的输出精度,为此需要对其进行精度设计,即建立其误差传递模型,从而经济合理地分配各零部件的精度参数.采用矩阵法构建双肘杆压力机传动连杆误差模型及多体系统理论构建其框架几何误差模型;在此基础上,基于误差独立作用原理建立压力机传动连杆一框架综合误差模型,通过灵敏度分析找到影响其输出精度的关键因素;综合考虑加工成本和机构输出可靠性对关键部件公差进行优化分配,进而给出在各零部件加工及装配中应采取的措施.案例研究结果表明,该方法能够建立压力机传动连杆一框架综合误差模型,优化后各关键部件公差均有所增大,兼顾了经济性能和精度性能.

机床各零部件几何误差是影响机床精度的主要因素,识别各项几何误差对机床精度的灵敏度可以为机床精度分析提供理论依据与参考。基于多体系统和线性响应面法,提出了一种对机床精度解析模型的灵敏度识别方法。以一台5轴卧式数控铣床为例,对提出的模型和算法进行了应用,首先建立机床的几何精度模型,利用插值抽样技术提取模型样本点,从而构造机床的几何精度线性响应面模型,通过计算与分析该模型的敏感度系数,从而识别出机床的关键性几何误差。计算示例表明,该方法可以有效计算出机床各项几何误差的敏感度系数,对于机床几何误差参数较多且各项误差耦合关系复杂时有一定的适用性。