第6期 2016年6月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&Automatic ManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2016)06009204
DOI:10.13462/j. cnki.mmtamt.2016.06.024
数控机床服役态全行程尺寸关系模型研究
马军旭，金涛，胡敏，赵万华
（西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安710054）
No.6 Jun.2016
摘要：重力、热等造成机床在装配时的精度发生变化，因此在机床精度设计时应考虑服役态因素的影响。文章提出一种考虑服役态影响的尺寸关系模型用于机床精度设计。首先对基础件进行离散表征，利用尺寸链理论，建立了服役态全行程尺寸关系模型。其次给出了服役态下尺寸关系模型中各环的等效尺寸计算方法。最后以某型号机床Y轴尺寸为例，进行了服役态全行程尺寸关系模型实验验证。结果显示：在全行程范围内，封闭环尺寸实测值与利用服役态尺寸关系模型得到的计算值最大相差2.2um，封闭环尺寸实测值与几何态封闭环尺寸计算值最大相差3.8μm，服役态尺寸关系模型更接近实际情况。
关键词：服役态；全行程；离散表征；尺寸关系模型
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
Research on Dimension Relationship Model Under Service Conditions in Whole Stroke
of CNCMachineTool
MA Jun-xu,JIN Tao,HU Min,ZHAO Wan-hua
(State Key Laboratory for Manufacturing System Engineering, Xi' an Jiaotong University,Xi' an 710054, Chi-na)
Abstract: The precision of CNC machine tools changes in the assembly process due to gravity and thermal effect. So, the effect of the service state on the precision should be considered during the design of CNC machine tools. This paper presents a dimension relationship model under service conditions, which is used for the precision design of CNC machine tools. Firstly, the geometrical feature of fixed part is discretized as a set of coordinate points. Then a dimension relationship model under service conditions in the whole stroke of operation is constructed based on the dimension chain theory. Secondly, the calculation method of the di-mensions in the model is developed. Finally, Y-axis dimension of a CNC machine tool is tested to verify the dimension relationship model under service conditions.
. The results show that at any position in the whole
stroke of operation, the biggest different is 2. 2μm between the tested values and the calculated values; and the biggest different is 3. 8μm betwee
en the tested values and the calculated values
Key words: service conditions; whole stroke; discrete; dimension relationship model
0引言
数控机床几何精度占数控机床精度的70%以上。通常通过设计制造（主动）和补偿（被动）两种措施保证机床几何精度。在几何精度设计时，使用尺寸链进行公差分析与设计。
从1978年HillyardR.C.博士[首次提出计算机辅助确定零件的几何形状、尺寸和公差的概念开始，公差模型经历了属性模型[3]、漂移模型(3]、参数化模型[4]、运动学模型[5]、自由度模型(6]等时期。利用公
差模型进行公差分析，提出了基于齐次转换矩阵方法[7]、矢量环及直接线性化方法[*】、基于雅克比矩阵的虚拟接点法["】、约束自由度模型("]、失量公差法("]、 Gap-Space方法["2]和扩展空间技术("]等方法或技术。利用公差模型进行公差设计，建立了一系列的公差-成本模型[415]、公差优化算法16-18]、公差综合模型[19-20]等，出现了一系列的公差设计理论，如：矢量公差设计[21]、并行公差设计[]、鲁棒公差设计[23]和动态公差控制[24]等。
上述文章主要针对公差模型、公差分析和公差设
收稿日期：201506-16
*基金项目：国家自热科学基金资助项目(51235009）；国家"高档数控机床与基础制造装备"科技重大专项(2011ZX04016-101,2012ZX04005011）作者简介：马军旭（1981一），男，河南周口人，西安交通大学博士研究生，研究方向为数控机床精度保持性，（E-mail）mx810606@sobu.com；通讯
作者：赵万华（1965一），男，辽宁本溪人，西安交通大学敏授，博士研究生导师，研究方向为高速、超高速以及精密数控机床集成理论和机电耦合，(Email)whzhao@mail. xjtu.edu.cn
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