三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计

刘江南　洪义海

摘要：为了经济合理地分配三轴数控平面磨床零部件几何精度，提出了一种几何精度分析设计的方法。针对磨床具体结构，基于多体系统理论和齐次坐标变换方法，建立了磨床几何误差传递模型，并通过试验验证了该模型具有理想的预测性能；根据误差传递模型，运用正交试验设计和参数试验的试验设计方法分析识别了影响磨床加工精度的11项关键几何误差因素；基于稳健设计理论，在成本分析和误差溯源基础上，建立了11项关键几何误差因素下的磨床成本质量模型，并运用该模型对关键几何误差因素的公差进行了稳健设计。研究结果表明：上述方法能实现对磨床几何精度的经济合理的分配。

关键词：平面磨床；多体系统；几何误差；误差模型；稳健设计

中图分类号：TH161 文献标识码：A

影响机床加工精度的各类误差主要有机床零部件的几何误差、热误差、载荷误差和伺服误差等，其中几何误差所占比重达25%～35%，故对几何精度的分析与研究是精度设计的主要工作。传统精度设计主要是经验设计，依靠经验的方法分配机床各零部件的公差等级。由于各环节误差对机床整体加工精度的影响程度不同，而且其精度控制实现的难易程度也不一样，传统的经验设计方法已经难以满足日益提高的精度要求，因此，为满足机床加工精度的要求，建立机床的误差传递模型，分析影响机床加工精度的关键误差因素，并合理分配机床零部件的精度显得尤为重要。……