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面向对象的数控机床XY工作台动态定位误差分析与建模

杨洪涛 薛庆涛 李莉 刘士萍

杨洪涛, 薛庆涛, 李莉, 刘士萍. 面向对象的数控机床XY工作台动态定位误差分析与建模[J]. 制造技术与机床, 2023, (11): 59-66. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.11.009
引用本文: 杨洪涛, 薛庆涛, 李莉, 刘士萍. 面向对象的数控机床XY工作台动态定位误差分析与建模[J]. 制造技术与机床, 2023, (11): 59-66. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.11.009
YANG Hongtao, XUE Qingtao, LI Li, LIU Shiping. Analysis and modeling of dynamic positioning error of XY table of object - oriented CNC machine tool[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (11): 59-66. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.11.009
Citation: YANG Hongtao, XUE Qingtao, LI Li, LIU Shiping. Analysis and modeling of dynamic positioning error of XY table of object - oriented CNC machine tool[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (11): 59-66. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.11.009

面向对象的数控机床XY工作台动态定位误差分析与建模

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.11.009
基金项目: 国家自然科学基金(51675004);安徽省高等学校科学研究项目(2022AH050805)
详细信息
    作者简介:

    杨洪涛,男,1972年生,博士研究生,教授,博士生导师,院长,主要研究方向为精密检测技术、现代精密理论与应用,已发表论文90余篇。E-mail:lloid@163.com

    通讯作者:

    杨洪涛,男,1972年生,博士研究生,教授,博士生导师,院长,主要研究方向为精密检测技术、现代精密理论与应用,已发表论文90余篇。E-mail:lloid@163.com

  • 中图分类号: TH161

Analysis and modeling of dynamic positioning error of XY table of object - oriented CNC machine tool

  • 摘要: 为研究切削力和速度共同影响下对数控机床XY工作台动态定位误差的影响规律,全面分析了XY工作台在切削力影响下的动态误差特性。建立了由滚珠丝杆组件、导轨系统、工作台台面和摩擦力等误差源所引起的动态定位误差分量精确计算模型,推导了XY工作台动态定位误差理论模型。根据其理论模型可知,切削力、运动速度和摩擦力是导致XY工作台动态定位误差的主要来源。通过对切削力下动态定位误差理论模型计算和仿真分析,验证了该理论模型的有效性,证明了切削力对工作台的动态定位误差存在影响,且在不同切削力下工作台运动速度为4 mm/s时动态定位误差最小,将该速度定义为最佳运动速度。其研究结果为建立数控机床的定位误差预测与补偿模型,提高加工精度奠定了良好基础。

     

  • 图  1  XY工作台的结构及组成

    图  2  $ {F_{\textit{z}}} $作用下工作台受力分析分析图

    图  3  ${F_y}$作用下工作台受力分析图

    图  4  工作台受力${F_{{\textit{z}}}}$角度误差示意图

    图  5  工作台受合力${F_y}$角度误差示意图

    图  6  $ {\text{Stribeck}} $摩擦模型

    图  7  实验装置

    图  8  XY工作台角度测量

    图  9  XY工作台不同切削力下定位误差变化曲线

    图  10  XY工作台不同速度下定位误差变化曲线

    图  11  XY工作台结构图

    图  12  理论与仿真角度误差曲线图

    图  13  理论与仿真动态定位误差曲线图

    表  1  理论与仿真动态定位误差数据对比

    行程/${\text{mm}}$ 理论定位
    误差值/${\text{mm}}$
    仿真定位
    误差值/${\text{mm}}$
    差值/μm
    0 −0.031 17 −0.038 02 6.85
    25 −0.031 15 −0.038 6.85
    50 −0.031 11 −0.037 99 6.84
    75 −0.031 07 −0.037 99 6.84
    100 −0.030 99 −0.037 99 6.86
    125 −0.030 91 −0.037 98 7.07
    150 −0.030 84 −0.037 98 7.14
    175 −0.030 74 −0.037 97 7.23
    200 −0.030 68 −0.037 95 7.27
    下载: 导出CSV
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  • 修回日期:  2023-07-14
  • 网络出版日期:  2023-11-07

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