(毕业论文 页数:8 字数:4302)这篇论文主要分析工件在杆的弯曲处的误差来源，它包括三个方面：源于机床设备的几何形状误差，热感应引起的误差，由切削力引起的机床——工件——刀具系统这一连续环节的误差。一种简单而且廉价的紧密结合测量系统和感应器的机床设备已经发展起来了，它被用来测量工件的尺寸。与此对应，一种确认工件误差的方法也被发明出来。这种方法能依据每个阶段的测量结果识别出工件的几何形状误差、热感应误差和切削力引起的误差。基于FTSFQ和同等测量机器（CMM）的测量结果能快速的为两轴的CNC旋转中心建立几何形状误差的模型。实验的结果表明几何形状误差能根据修正NC控制指令改变主轴的旋转得到补偿。
关键字：尺寸测量，误差的确认，几何形状误差，旋转。
1. 引言
近几年来，超精度的机床发展已经取得了显著的进步。一些特制的车床已经能够进行超精度的加工，甚至已经达到了亚微量和毫微米级的公差。第二种方法通常是用轮磨来达到在旋转后的高精度。然而，刀具（金刚石）和工件（铝）的条件限制了超精度车床的应用。第二种方法采用的增加机床和机床工具数目的做法又造成制造成本的增加。目前大多数车床能定位到1MM。最后的旋转后存在不同的机床误差，然而降低大约10MM左右的精度，可预测超过20——30MM机床误差的产生。为改良机床精度，在一些CNC机床上广泛采用精密设计和制造的方法。可是，当机床工具系统的精度要求提高到一个特定的水平之后，基于上述方法的制造成本将会迅速的增加。为了有效的节约进一步改良机床精度的成本，即时误差预测，模型分析和控制技术已经被广泛的研究，所以在车床上实现超精度和最终旋转位置的控制是可行的。切削刀具和工件的定位都减少了以便不维持机床的高精度，这是因为机床——工件——刀具系统的切削力量偏差以及热的感应误差等等。大体上，一个定位装置上要使用压电式传感器来改良工作精度，但是这种方法引起了一些问题，比如说要考虑回给路径和感应器的精度，而感应器的精度又会增加制造时的成本。然而，如果能用一个测量仪器测定工件误差或使用一个模型来预测工件误差，那么就能在一个CNC上顺利的运行在CN控制指令下的旋转过程。因此，一个CNC旋转中心能够补偿正常的机床误差，也就是说机床系统能通过即时修正NC控制指令来使加工时保持一个高水平的精度。工件的误差源于在切削刀具和理想工件相关的运动产生的误差。对于一个两轴的旋转中心来说，这种相关的误差改变切削时的条件，举例来说，机床工具上热的误差是随时间变化的，这就造成了不同的热的误差。依据误差的各种不同的性质以及工件的来源，工件的误差可能是机密的，如几何形状的误差，热的感应误差，切削力引起的偏差。影响因数的要点包括机床工具组成部分的位置误差和机床结构的角度误差，也就是几何形状的误差。机床系统中有热引起的偏差（也就是热偏差），和有切削力引起的机床系统的挠度（包括机床系统，工件，刀具）被统称为切削力误差。
2. 旋转时的误差来源
机床工具系统有伺服装置，机床工具结构，工具和切削处理装置组成。主要的误差来源于工作机（热误差，几何形状误差和强迫振动），控制系统（伺服机构和规划误差），还有切断处理（工作机和刀具的挠度，工件的挠度，工具装备和振动）[3]。来源于工作机的误差含热误差（机床热误差和工件热误差），几何形状的误差，还有能支配机制精度的强迫振动。热误差和几何形状误差是保证机器精度下完成切削任务的关键因数。然而工作机的误差能从其它误差来源中被分离出来而且得到补整[4]。源自于强迫振动的误差能通过平衡的电动驱动来减少组成结构达到和震动隔绝的目的[3]。源自于控制器/动力学的误差是由切削力的扰动和工作台的惯性引起的。这些误差能通过使用一个具有减速功能的内插器[5]或是一个先进的补给控制器[6]来减少，并且通过使用上述方法之后，这些误差和其它来源的误差比起来就显得很小了。对于高效生产的要求，我们需要进给速度快、进刀量大，这就造成了很大的切削力。因此，感应切削力的挠度的机床机构（心轴），刀柄，工件，刀具都在切削过程中起到了极大的作用。除此之外，在切削过程中，刀具的工作磨损和机床的震动也是重要的误差来源。然而，在这里我们要忽略它们，而将重点集中在主要的误差来源。简而言之，加工工件时的误差，也就是全体机制误差(dTot),主要由以下几部分组成，即机床设备的几何形状误差(s) (dG),热感应误差(dT),由切削力引起的机床——工件——刀具系统的偏差(dF)。
因此
dTot < dG + dT + dF (1)
在下一节中，我们将呈现一个新的测定仪器和新的分析方式来依次识别工件的误差。
3. 一种紧凑的测量系统
接触感应器，已经被用来测量加工中的工件尺寸。测量时，把测量仪器附上到机床的一根轴上来测量工件的一个表面。由于拥有高度的可靠性和精度，一种与TP7M 或与 PH10M有关的探针已经被广泛的用于CNC检验环境。虽然这种探针拥有适当的精度单向尖端（高灵敏度）：0.25 MM;前行程360度变动（高灵敏度）60.25 mm，和广泛的应用范围，但它也有明显的缺点，包括制造复杂，价格高($4988),并需要细心维护。为了克服这些缺点而改进的探针[7]，体现了接触感应器的新技术，它把切削刀具本身作为一个探查的接触器。感应器能够屈从测量精度并且在使用中探查。而且，它操作简单，制造也不复杂，成本低，维护也容易。在这篇文章里，这个感应器将用来测量工件的一个直径。我们把一个接触感应器装在CNC旋转中心上。当我们把一把刀具伸入到接触之内的工具基面，就能在控制台中产生一个中断信号来停止一根轴，而且它能在CNC中改变。这一功能促进更换刀具时的组定位，所以这个方便的功能被叫做“快速的刀具定位设置”或“Q-设置”。基于上述原则，我们在Q-设置和NC系统之间设置一个有接触感应器控制的开关。当工具的末端接触到工件表面上的时候，接触感应器就产生一个控制信号来达到关的状态，

目录

1. 引言
2. 旋转时的误差来源
3. 一种紧凑的测量系统
4. 工件误差的确认
5. 建立几何形状误差的模型
6. 几何形状误差的补偿
7. 结论