滚动导轨副的运动误差分析

为研究滚动导轨副几何误差与运动误差之间的映射关系,构建出双导轨四滑块滚动导轨副的运动误差分析模型。通过运动误差分析模型的位姿误差等效方程,将运动部件位姿误差等效为四滑块中滚动体的误差变形。基于赫兹接触理论,建立运动部件的滚动体静力平衡方程,联立求解误差等效方程与静力平衡方程得出滚动导轨副的运动误差。根据运动误差分析模型,分析了导轨几何误差影响下的滚动导轨副运动误差变化规律。最后,建立滚动导轨副的有限元模型。经有限元模型与运动误差分析模型计算结果的对比,验证了文中所建模型的有效性。     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

TX1600G镗铣加工中心镗削系统空间误差建模研究

随着机床精度要求的不断提高,零部件几何误差间的耦合作用所形成的空间误差已成为影响床身自身精度及加工工件精度不可忽略的误差因素之一。以TX1600G镗铣加工中心镗削系统为研究对象,结合该系统的运动原理及多体系统理论建立拓扑结构及低序体间阵列,并据此获得镗削系统空间误差模型;在模型构建过程中首次将垂直度因素引入相邻体运动关系矩阵中,提高了空间误差表征的准确度,使得工件和刀具之间理论误差关系式更加贴近实际并验证了误差矩阵中误差项,该方法同样适用其它类型机床误差分析。     

基于空间样条曲线的数控五轴机床误差辨识研究

在划分球杆仪空间误差辨识区域的基础上,基于NUBRS空间样条曲线生成辨识轨迹。分析球杆仪空间辨识原理,并依据此原理建立适用于NUBRS空间曲线的误差辨识模型,该模型包含18个误差因素。依据五轴机床多体运动学的分析结果,提出了一种空间误差辨识方法。通过激光干涉仪的测量及误差补偿,在消除9项空间位移误差的基础上,使用生成的NURBS曲线对剩余9项角度误差因素进行辨识。经实验验证,在进行NUBRS曲线修正后,该方法可有效辨识出3个坐标系中的18项误差因素。     

5轴数控机床空间误差模型及辨识方法研究

对于5轴数控机床而言,多轴插补存在着大量的耦合现象,对于空间误差主要存在着进给轴直线误差与旋转轴旋转误差。依据原有的辨识方法,大多改变球杆仪安装高度与球杆仪长度方法,该方法容易在调整过程中加入干扰误差,导致求解结果不准确。文章提出了一种改变球杆仪工作空间轨迹的方法,并依据此方法进行空间误差建模工作。在使用球杆仪的基础上,结合激光干涉仪,可同时进行两个坐标系共12项误差元素的辨识,经试验结果验证,可求得刀具坐标系与工作台坐标系旋转误差元素精确解。     

机床导轨形位误差不确定性对加工误差的影响

为了研究在机床设计阶段导轨零部件形位误差的不确定性对加工误差的影响,提出了基于机床导轨形位误差不确定性的运动误差等效分析方法,并采用多体系统理论建立导轨形位误差与机床加工误差的不确定误差模型。首先采用区间参数和小位移旋量描述了导轨的形位误差,并采用蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟方法进行不确定模拟仿真,获得满足约束的形位误差分布。基此,将不确定的形位误差等效为滚动体的弹性变形,建立运动误差的求解模型,进而结合多体系统理论实现机床加工误差的不确定分析。最后,以某加工中心为例,基于提出的方法分析了不同的形位公差下机床加工误差的分布规律,结果表明加工误差与机床导轨的平面度公差几乎呈线性变化,且平面度公差影响程度大于垂直度公差和平行度公差。     

基于Sobol’法的机床关键几何误差元素辨识方法研究

针对机床几何误差元素多、误差测量与辨识过程繁琐等问题,利用Sobol’全局灵敏度分析方法对空间误差模型中的几何误差元素进行灵敏度分析,筛选出影响较大的几何误差元素,从而降低误差测量与辨识过程的复杂度,简化空间误差模型。以螺旋理论为建模基础,建立机床空间误差模型;对所有几何误差元素进行Sobol序列抽样并通过蒙特卡洛估计法求解灵敏度,计算各误差元素的一阶灵敏度值及全局灵敏度值,从21个误差项中筛选出对机床空间误差影响较大的12项;将简化模型与完备模型进行对比,空间误差元素简化率为48%,其预测精度大于80%,说明了误差元素筛选的有效性,为机床空间误差建模、误差元素辨识以及空间误差补偿工作的简化提供参考。     

基于有限元分析的机床导轨热变形研究

高速高精度机床切削加工过程中,在多种热源的作用下导轨会产生热变形,影响工件与刀具间的相对位置,造成加工误差。找出导轨热位移较大的点,并分析其对加工精度的影响,对于减小加工误差提高加工精度至关重要。文章在对导轨热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析方法,建立了一类机床导轨的有限元热变形分析模型,并进行了热变形分析计算,为分析导轨的热变形对加工精度的影响提供了依据,并为机床综合热误差补偿提供参考。     

基于多体系统理论的五轴加工中心综合空间误差建模及补偿

基于多体系统运动学理论和齐次变换矩阵的应用,结合C-A双摆五轴加工中心,建立了该机床的综合空间误差模型。基于该模型,推导出数控指令的补偿修正算法并开发出了几何误差补偿软件,最后进行测量与补偿试验。试验结果表明：针对C-A双摆五轴加工中心的建模方法可靠,采用的补偿方式有效,实现了误差补偿的目的。     

基于激光跟踪仪的数控机床空间误差测量及补偿

为了改变机床空间误差综合性的测量手段和补偿技术在国内机床制造和生产中应用较少的现状和研究数控机床空间精度提升方法，介绍数控机床平动轴的21项误差和激光跟踪仪的空间误差测试原理，阐述测量与辨识机床空间误差的步骤和方法。在桥式五轴加工中心上进行空间误差测试，给出数控机床空间误差结果，并生成误差补偿文件，通过西门子的VCS功能进行了误差补偿。并对比分析了补偿前后的21项误差，对补偿前后数据的差异进行原因分析，并通过对机床空间体对角线的测量验证了空间误差测量与补偿的实际效果，补偿后误差缩小为原来的11.2%,应用该技术能够大大提高机床的空间精度。     

数控机床平动轴误差辨识及补偿研究

为了大幅提升数控机床平动轴的运动精度,从而满足当代数控系统对其高精度的要求,针对机床平动轴的空间几何误差开展了深入研究,提出了可以有效辨识平动轴空间几何误差的便捷方法,并基于齐次坐标变换原理建立了平动轴空间几何误差的辨识模型;针对机床平动轴定位误差的特性,提出了可以实现有效补偿的增量式误差补偿原理,并建立了相应的误差补偿模型。经验证,所提出的平动轴误差辨识法和增量式误差补偿原理不仅理论正确,而且可以大幅地提高机床平动轴的定位精度。     

五轴联动立式磨床几何误差灵敏度研究

以一台五轴联动立式磨床为例,提出了一种分析几何误差灵敏度的方法。基于多体系统理论和齐次坐标变换建立了五轴联动立式磨床的33项几何误差模型,利用求导的方式给出了几何误差灵敏度分析的数学模型。并根据该模型找出了关键几何误差,研究了关键几何误差的灵敏度系数随平移轴运动的变化规律,研究结果为精密机床改进设计和误差的实时补偿提供了理论依据。     

基于多体系统理论的矫直机几何误差的建模与补偿

针对矫直机的几何误差建模和补偿技术进行研究。将矫直机床视为一个多体系统结构,完成对矫直机的拓扑结构描述,并进行压头、夹头和跨距调整等关键运动部件的误差分析。通过其次变换矩阵体系统推导机床几何误差模型,基于建立的误差模型,采用激光干涉仪识别机床运动轴的几何位置误差。提出矫直机的几何误差补偿方法并设计与开发补偿软件,对矫直机定位精度进行补偿。通过实验进行了误差补偿效果评价,实验结果证明误差模型的正确性以及软件补偿的可行性。     

非球面超精密磨削误差建模与补偿研究

为提高课题组自研的超精密磨床加工精度,基于多体系统理论,运用齐次坐标变换原理,分析该超精密磨床37项几何误差来源,对非球面超精密磨削的综合误差建模。超精密磨床的多项几何误差元素已在制造阶段标定、补偿,取砂轮对刀误差和砂轮轮廓半径磨损误差作为主要面形误差来源,分别推导其对综合误差的传递函数,分析误差辨识方法,建立误差修正补偿模型,提出基于直接补偿的点补修正法。试验结果表明：建立的综合误差模型正确,根据误差辨识方法和修正补偿模型,修正误差后面形误差显著降低,有效提高面形精度。     

基于结合面特性的机床整机精度设计系统研究

阐述了基于结合面特性的机床整机精度设计系统结构以及4大关键模块,并利用VB开发工具实现了基于结合面特性的机床整机精度设计系统。利用该系统实现了机床结合面特性参数的分析与管理,并基于多体系统理论建立了三轴数控机床静态几何精度模型,可对机床在整个加工空间的几何误差进行预估并对误差源进行敏感性分析;同时集成ANSYS软件,基于结合面特性可对机床整机动态性能进行分析。另外,通过有效管理机床设计过程中的设计经验以及动静态精度分析的知识,将有效地支持机床设计。     

基于敏感度分析的机床关键几何误差元素辨识与评定

为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,以PCV-620立式加工中心为研究对象,采用多体系统理论建立机床空间误差模型,从而得到机床几何误差元素与机床精度之间的关联函数。对空间误差模型进行灵敏度分析,获得机床各运动方向的局部灵敏度系数,完成机床关键几何误差元素的初步辨识。以局部灵敏度系数为基础,提出一种与局部灵敏度系数和工作空间中任意位置处的几何误差元素值相关的全局灵敏度系数计算方法,将其作为机床关键几何误差元素的辨识和评定标准,分析得到PCV-620立式加工中心的关键几何误差元素包含3项定位误差、3项垂直度误差和5项直线度误差。     

五轴联动数控机床空间综合误差解耦技术研究

分析五轴联动机床的误差项和拓扑结构,给出伺服轴运动时理想情况和有误差情况下的坐标变换矩阵。以此为基础,给出五轴联动机床空间综合误差的计算方法。基于多体运动学的微分变换原理,给出五轴联动机床综合误差解耦算法。以某RTTTR型五轴联动机床为例,应用MATLAB进行实际综合误差解耦和补偿计算,结果验证了该解耦算法的正确性。     

五轴数控旋风铣削机床加工螺纹的误差补偿研究

基于小误差运动假设,分析了五轴旋风铣削机床误差运动和补偿运动间的相互关系,建立了考虑工件热胀冷缩时进行其空间5个误差量计算的数学模型,为五轴旋风铣床用于螺纹精加工时的误差实时插补提供了理论基础,也是建立考虑工件热变时通用五轴旋风铣床误差实时插补数学模型及以旋风铣削精加工质量为目标函数、约束于多变量的数学模型的第一步.