双回转数控工作台的设计摘要到工件中心的位置。然后从工件中心位置向回映射，得到的数控指令至给定的数控指令是完全相等的，如图.所示图.理想情况指令映射在实际情况下，由于存在几何运动误差，根据理想数控指令得到的工件中心的位置是含有误差的，如图.所示。图.实际倩况指令映射实际的数控指令值与理想数控指令是不相等的，在此基础上对数控指令进行修正是得到的工件中心位置值与理想工件中心的位置值接近，如图.所示。图.数控指令的修正这样可以修正由于机床几何运动所引起的误差，可以提高加工精度，当然机床的加工精度还受到其他因素的影响，如刀具磨损载荷温度湿度等，但由于这些因素产生的误差相对于机床的几何运动误差还是较小的，本文提出的误差补偿方法是补偿机床几何运动误差，对于其他因素的影响没有考虑在内。.基本运动形式的软件补偿数控机床对工件的加工是通过数控指令来实现的，理想的数控指令得到在理想情况下的刀具轨迹，然而在实际加工中，由于存在运动误差，得到的轨迹与理想轨迹是有差异的，我们通过修改数控指令的方法可以实现提高加工精度的目的.常用的数控指令定位点直线差补顷时针圆弧差补逆时针圆弧差补绝对尺寸增量尺寸.预置尺寸程序终止被加工零件要求加工的轨迹通常有直线和圆弧组成，我们根据加工工件的具体要求，编制有数控指令组成的程序段，得到想要的轨迹，编制的这些数控指令组成的程序段是在理想情况下控制刀具所走的轨迹，在实际加工中，根据这些指令不能得到理想轨迹，我们根据机床的运动情况对数控指令进行修正，使得刀具轨迹和理想轨迹比较接近。在这里我们是对加工轨迹上的些点进行修正和补偿，即将原来的条直线或圆弧分解成若干直线和圆弧，使得在该点刀具达到理想轨迹的位置。这种补偿是离散性的，通过对加工直线或圆弧上离散点进行补偿，使得加工轨迹控制在理想轨迹附近，达到改善加工质量的目的．直线运动的数控指令修正.修正后的数控指令圆弧运动的数控指令修正.修正后的数控指令.第章进给系统精度分析对于数控伺服驱动进给系统的性能分析，主要考虑其动态特性及伺服精度等方面。数控伺服精度的高低是用伺服误差的大小来衡量的。所谓伺服误差就是伺服系统在稳态时指令位置和实际位置之差，也即平时所说的稳态误差，它反映了系统的稳态质量.在对数控进培系统的分析中，常将整个系统化简为图.示框图图.系统简化框图其中为机电系统时间常数，是综合伺服调节单元，为机械进给传动结构的传递函数。由图.可知，简化的数控系统为型系统，所以当该系统采用阶跃输入时，稳态误差为采用斜坡信号输入时,稳态误差为其中为进给速度。本数控工作台采用各轴分开驱动的方式，其方块图如图.所示，下面分析中简化非线性环节，将机械部分简化为比例环节。图.双轴数控系统轮廓精度可定义为希望路径与实际路径之间的距离值。参看图.假设为希望直线或曲线轮廓上的位置向量为相应的实际位置向量并且月是希望轮廓上最接近的位置向量，那么轮廓误差向量定义为当运动轴具有跟踪速度时，工型伺服系统具有位置向量误差，定义为图.曲线轮廓通过进步计算，可得轮廓误差若希望轮廓上点的切线与轴的夹角为，那么有等式代入可得轮廓误差的另种表达式方程表示轮廓误差。由伺服系统的位置误差,犷和跟踪速度.决定,对于型伺服系统，在参考速度输入条件下，位置误差必然存在，令,和，分别表示,轴伺服系统的速度误差系数，那么可得到稳态误差下面分别按直线和圆弧轨迹研究数控伺服系统轮廓精度，双轴工型轨迹控制方块图如图.所示。这里简化机械工作台的传递函数为刚性环节.图.双轴轮廓控制系统方块图由图.可得到两轴的传递函数为.直线轨迹首先讨论以匀速完成与轴成夹角作直线运动的轨迹情况，可知轮廓误差与单轴误差的关系如下式所表示的意义可见图.，两轴时间常数不同的影响较小，通过简化,可以推出稳态误差为可见，静态直线轮廓误差在时，即沿轴或轴时轮廓误差为而时，静态直线轮廓误差最大，且其稳态值为由以上分析可知，只有当两轴动力学特性完全匹配时，才可以保证静态直线轮廓误差为.图.匀速直线时间响应及轮廓误差.圆弧轨迹考虑以为半径,为匀角速度从图.中点开始的圆弧轨迹的情况，可得系统圆静态轮廓误差为上式表明，其误差由伺服系统动态特性而产生的误差和联动坐标参数不匹配而产生的误差两部分组成。在双轴动态性能匹配情况下即ξξξ时，上式第二部分的二三项为零,静态轮廓误差较小,为对于双轴动力学特性不匹配的情况，动态性能越不匹配，系统的静态轮廓误差将会越大，圆加工的实际轮廓为椭圆，其长短轴之比随双轴速度增益差值变大而变大。匀角速度时间响应与轮廓误差示意图如图.图.速度时间响应与轮廓误差第章结论实现对零件的高精度加工是人们追求的目标，提高机床固有性能是条硬途径，但会导致加工母机的造价大幅上升，而计算机误差补偿技术是种经济而有效的方法。本文结合双回转数控工作台的设计，对由机床制造和装配过程产生的几何误差以及误差辨识方法进行了系统全面的分析。通过误差建模揭示了误差从机床本体传递到被加工零件的规律通过误差检定得到机床刀具与工件相对运动的非期望分量对加工精度预测以及软件补偿方法进行初步研究。论文总结如下选择了开环数控回转工作台。为了消除蜗轮副的传动间隙，采用双导程蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。本工作台的设计采用了两对蜗轮蜗杆的执行机构,可以得到高速下的平稳运行，并具有较高的定位精度且防止爬行，及进给系统中的机械传动装置和元件具有较高的灵敏度，低摩擦阻力和动静摩擦系数之差以及高寿命等特点.用光栅传感器和机械式千分表替代双频激光千涉仪完成了机床三个平动轴几何误差的测量工作，取得了满意的测量结果。探讨了考虑几何误差时机床加工精度预测以及软件补偿方法.为了提高机床的加工精度而进行了进给系统精度分析和误差补偿分析.根据对系统在直线和圆弧轨迹加工时轮廓误差的分析，可知系统在匀速直线进给时，轮廓误差的产生源于系统动态性能的不匹配性而对于圆弧轨迹的情况，实际加工轮廓在两轴动力学特性不匹配条件下为椭圆，只有两轴动力学特性很好匹配时，静态轮廓误差才会趋近于很小的值。应用的代码解释程序代码解释程序和代码解释程序编写了工作台的运动程序，实现了数控工作台的直线圆弧等动作由于本人能力有限,时间短暂，所查阅的资料也未尽完善,对有些工作还需要进步深入研究.参考文献侯镇冰主审，同济大学上海交通大学等院校机械设计制图手册编写组编，机械设计制图手册，同济大学出版社，年王晓明编著,电动机的单片机控制,北京航空航天大学出版社张毅坤陈善久裘雪红等主编,单片微型计算机原理及应用,西安电子科技大学出版社.张建民等编著,机电体化系统设计,高等教育出版社石光源周税义等主编，机械制图，高等教育出版社，年王昆等主编，机械设计课程设计，高等教育出版社，年温松明主编，互换性与测量技术基础，湖南大学出版社，年王永康杨毅主编，机械制造技术课程设计指导书，湖南科学技术出版社。卢秉恒，张福润主编，机械制造技术基础，机械工业出版社王新杰，李伟主编，数控加工技术基础，北京轻工业出版社，年李福生等编，实用数控机床技术手册，北京北京出版社，年李福生主编，数控机床技术手册，北京出版社，年任嘉卉主编，公差与配合手册，北京机械工业出版社，年月王爱玲主编，现代数控机床结构与设计，兵器工业出版社，