弹簧成形机几何误差的完备建模及其补偿方法研究*

刘晓肖,王德成,程 鹏,邵晨曦,李 伟

(1.机械科学研究总院,中机生产力促进中心,北京,100044;2.机械科学研究总院,北京,100044)

0 引 言

弹簧作为通用零件,在各行业中发挥着重要的作用[1]。弹簧质量的提升可以使我国工业水平有所提高,而弹簧成形机的精度则直接影响弹簧成形质量。

在实际生产中,不同精度等级弹簧成形机成形的弹簧尺寸波动大,导致弹簧服役性能不稳定。因此,弹簧成形机的误差不可忽略。弹簧成形机误差包括几何误差、系统误差、力误差等多种误差,根据杨建国团队[2]的研究表明:几何误差占据机床总误差的30%～45%。研究弹簧成形机几何误差对提高弹簧成形尺寸精度具有重要工程价值与现实意义。目前,弹簧成形机精度控制的方法有采用高精度装配零部件和定期检修两种,这两种方法均未对弹簧成形机几何误差进行研究,无法得到单独、系统的弹簧成形机精度规律及方法。

关于几何误差的研究主要分为:几何误差建模方法、几何误差识别与测量方法、误差补偿方法3个方面。具体分述如下:

(1)针对不同类别的数控机床几何建模方法有:基于多体系统理论的数控机床几何误差模型建立方法[3,4]、基于参数化建模的几何误差快速辨识方法[5]1以及有限元法[6]。对此,国内外研究者都进行了相关研究:国外的主要研究有:XIA Chang-jiu等人[7]基于单轴运动测量,采用多提系统理论建模的方式,避免了非目标轴的干扰,提高了识别精度。徐凯等人[5]9基于参数化建模方法,建立了旋转轴几何误差快速辨识模型。……