外文翻译--数控机床的核心及动力测量值的几何误差.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译系部：机械工程系专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处：ProceedingsofSPIEVol.4222(2000)0277-786X!附件：1.外文资料译文；2.外文原文。指导教师评语：签名：年月日附件1：外文资料翻译译文数控机床的核心及动力测量值的几何误差摘要在这篇论文中，介绍了一个用于测量数控机床上所有动力学方面几何误差的系统，并且给出了一些实验结果。这些实验结果表明了一些静态与动态误差特性间的重要差异。通过关于在动态信号运动或暂停时的分析，会发现数控机床上一些错误的方法。另外，用这个系统任何一种形态的轮廓误差可以被直接地测量而不需要用到一个球型金属块或者别的什么装置，它可以提供一个简单而又实用的估计数控机床轮廓误差的方法。关键词：机床用具度量衡几何误差动态测量1序言在过去的几年中，机床的校准对于机床的制造方和使用方来说变得愈加重要，每个国家都有它承认的标准去评估数控机床的性能13。然而，在这些标准中几乎所有的几何误差都是在静态或类似静态的情形下被测量出的。换句话说，机器的轴被移动到特定的位置，停止转动的时候被测量记录的。这个过程明显很耗费时间，也可能很耗费劳力。现今很多如惠普5529A激光测量系统和雷尼绍激光干涉系统的现代化测量系统提高了校准效率。这些校准包括自动收集信息，自动调调整校准部分程序和机械补偿参数。这些工具可以简化校准过程，费较小的劳力。但是他们也不能克服只能在静态情况下测量的限制。很长的测量周期加购买测量器械的花费使得整个校准过程异常昂贵。如果机械很大而且可能出现误差的地方又多的话将会花费更多。众所周知，一台三轴机床有21处可能出现几何误差的地方需要测量。另外，当数控机床在工作状态加工零件时，机床的静态几何误差并不是表现出来的那么正确。机床是由机械部分、电部分和数字化部分等组成，每个组成部分都在一定的条件下起作用，比如速度，加速度，摩擦力，牵引力，能量变化等。所有因素都影响机床的正常工作状态，并且机床的动力传输都假定在静态状态下。因此，有必要评估机床的动态性能并且去研究精确地测量机床动态几何误差2动态测量系统为了评估机床的动态性能，一个比较研究被正式纳入从两个基本调查中得出的结果。首先，机床的静态几何误差由惠普激光干涉仪测量。其次，同一台机床的动态几何误差由house-built数据采集系统同时图1机床的动态几何测量工作示意图采集，高转速，基于时间的测量，来比较编码器读数与激光干涉仪读数。图1显示了机床的动态几何测量误差的相关机构4。在这一动态测量系统中，使用ZygoAxiom2/20激光干涉仪，因为它可以允许数控机床的工作台或轴的移动速度达到1.8m/min，它是惠普激光系统的5倍速度。同时，house-built数据收集和处理系统被使用。它主要由一个ArielDSP的接口卡与全局总线+数字接口和l6M的随机存储器，house-built控制电子，和一个使用C和VisualBasic软件的PC接口组成。在机床动态测量的实验中，模型Monarch45数控铣床加工中心被用作对象的测试。在开始测量前，当Monarch数控铣床加工中心通电并处于一个静态的情况下，整个数据采集系统开始收集数据。测量出的背景噪声代表了测量系统本身的误差和主轴的振动。许多实验表明，当机床已适当调整过后，最大误差小于0.5微米。3.实验结果和讨论3.1静态和动态测量值的对比静态测量，使用惠普5528激光干涉仪，三套的双向测量是采取为每个线性轴间隔50毫米。这些通过所有测量均在同一点的数据作为静态测量的结果并为参照来和动态测量的结果作比较。对于动态测量，选择不同的原料来找出是否一些动态几何误差与工作台的移动速度有关系。在下面的动态实验中，在工作台以一个稳定的速度移动后收集数据，以便消除工作台加速度的影响。事实上，图2动态与静态线性位移测量值的比较加速度会产生巨大的动态误差，尤其是当有一个更大的Abbe偏移和一个更大的加速度。图通常表明一些显着性差异静态和动态测量误差的线性位移。图2表明了一些静态和动态测量误差直线位移的差异。3.2噪声测量一个动态和静态测量最明显的区别是动态测量比静态测量有更大的随机变化，尤其是在图2所示测量直线位移误差。这些随机变化可称为测量噪声。噪音是由数控机床上许多不同种类的误差引起的，如滚珠丝杠和螺母节距误差，编码器读数误差，工作台倾斜引起的Abbe误差，激光测量系统误差，主轴振动等。它可被视为一个反映了机床动态特性的参数。在我们的实验中，在这台机床上以不同运动速度，从100mm/mim至4000mm/mim，做同样的实验，这超过了获得一个高定位精度的正常速度。通过所有这些实验，我们发现测量噪声与机床的进给速度几乎没有任何关系。通过FFT分析，如图3所示，我们发现测量噪声的空间频率约2.84毫米，这个现象可以进一步验证图3a是图2的一部分。它可以得出结论，滚珠丝杠或螺母可能是测量噪声主要来源。a.动态测量噪声b.测量噪声的FFT分析图3动态测量噪声和FFT分析3.3跳动误差