基于光纖光柵傳感的機床結構件變形場測量方法與實驗研究.pdf

1、機床在加工過程中，由于受到內外部熱源共同作用，機床結構件產生熱變形，導致制造誤差。隨著數控機床精度提高，機床熱變形誤差逐漸成為影響加工精度的主要因素。且越是精密的數控機床，熱變形誤差在機床總誤差中所占的比例越大，熱誤差已經成為了阻礙數控機床加工精度進一步提高的最重要因素。而減小熱誤差的主要方法是誤差補償法，實現誤差補償的前提是獲得機床變形場。傳統方法主要通過溫度誤差模型來預測機床變形場，但由于機床結構復雜以及熱源影響的非恒定性，導致溫度

2、測點選擇困難，模型魯棒性不強，使得熱誤差補償技術發(fā)展較慢。本文則是基于機床結構件的應變場來研究機床變形場，通過理論分析和實驗研究提出了一種新的機床結構件變形場測量方法。
　　本文首先總結歸納了機床熱變形規(guī)律和機床變形場測量這一基礎研究，以及光纖光柵應變傳感器的優(yōu)點和研究現狀，繼而確定了將應用到機床結構件變形場測量中的思路。
　　然后，對光纖光柵傳感基本原理進行了闡述，介紹了光纖Bragg光柵傳感模型及交叉敏感問題，以及在該測

3、量系統中的適用性。同時對機床熱變形規(guī)律進行研究，分析機床各個主要結構件的變形，針對立柱結構提煉出懸臂梁簡化模型，根據變形分析提出了基于光纖光柵傳感的變形場測量原理。
　　接著，以懸臂梁結構為實驗對象，搭建了基本結構變形場測量系統，在梁結構上粘貼光纖光柵測量應變，通過施加不同載荷使得該結構產生不同的變形場，最后將通過應變計算出的變形值與高精度激光位移傳感器實測值對比來驗證該測量方法的準確性。
　　最后，本文進一步通過實驗研究將