数控专业外文文献翻译-外文翻译--数控机床的核心及动力测量值的几何误差

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： 4222 (2000) 0277 附 件： 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 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 ，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 它是惠普激光系统的 5 倍速度。同时， 据收集和处理系统被使用。它主要由一个 接口卡与全局总线 +数字接口和 随机存储器，制电子，和一个使用 C 和 件的 口组成。在机床动态测量的实验中，模型 5 数控铣床加工中心被用作对象的测试。在开始测量前，当 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 米。 3 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 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。 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 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/ 4000mm/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 析，如图 3 所示，我们发现测量噪声的空间频率约 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 析 图 3 动态测量噪声和 析 动误差 当工作台 以一定的速度沿着 x 轴从 0 毫米位置至 100 毫米的位置， 停止移动一到两秒钟，然后回到 0 毫米的位置。以不同的速度重复几次这个过程，我们反复观察到约 2 微米的跳动误差。从这些实验中，也观测到跳动误差与工作台的移动速度几乎没有任何关系。这个误差是工作台初始角度重新调整的动力引起的。当工作台前后移动时，角度和直线测量的结果也显示一个在水平方向上的跳动误差。正因为导轨之间存在间隙，特别是在水平方向，动力方向引起工作台倾向相反的方向倾斜，产生动误差。 廓误差 图 4. 用这个系统得到的轮廓误差 众所周知，循环试验提供了一个快速和高效的方式来测量机床沿圆形轮廓的轮廓精度。圆形轮廓提供一个最好的检查轮廓的表现，当机床沿圆形轨迹加工时每根轴上都有一个正弦加速度，速度和位置的变化。因此，在所有的评估数控机床的标准中，圆形轮廓测试是一个关键组成部分。球型金属块被广泛使用于这项测试。还有圆形挡板，十字网格编码器等其他设备和工具。在这里，我们使用我们的发展动态测量系统，用 x 和 y 编码器读数作为时间函数，来获得任何形状的轮廓误差 。 控机床的不完整运动 当工作台是移动到一个理想的位置，例如，不作任何停 顿地移动到 x 轴100置然后返回，实际上工作台并没有达到 100。实验还表明，工作台的移动速度越来越高，实际位置和理想的位置之间的偏移量也随之变得越来越大。停顿几毫秒时间的控制模式可使工作台移动到理想的位置。 使用商用激光干涉仪系统和 据收集和处理系统，成功地检测出了机床的静态和动态几何误差。实验结果显示了一些静态和动态误差特性的重大差异。随着对机床误差而导致的测量噪声改进，其他一些误差被观测出来，比如因为数控机床轴来回移动而产生的跳动误差，因此有必要对数 控机床的动态特性进行测量和评估。 附件 2：外文原文： of NC n a is to of NC is of in of NC be In of be by a or a to NC . of to NC 13 in NC in a or a is to a is be P 5529A to of of it do of of is if is to be It is a 1 be In NC in a of of As a of of in a of of is to be 4222 (2000) 0277O/$1 So it is to of to of of 2. n to of a is of a of by a of in to of In a , a HP At a is It of SP a a C In of 5 is as of to NC in a of of is a 3. or of at an 0mm by P 5528 A at is as as a to to or a of In at a to of of In NC is a a of is in of be is by of NC of by of It be as of of In of is 00mm/000 mm/of a in it is to do of a it is a of be is It be or is of is at a mm 00mm it or is mm is an of is it is to do of is by by of an in at As is a in of a in t is a of a s a of in as a is a So in NC is a A is we to of by x y as a of is an of he NC is to a to 00mm x a 00of is A of a be in 4. a a in of NC it to of