基于贝叶斯神经网络的机床热误差建模

热误差严重影响着机床的加工精度,对机床关键部件进行热特性分析是开发精密机床的重要环节.通过测量包括数控机床的特殊位置温度和定位误差在内的热特性,研究了温升与定位误差之间的关系,提出了一种基于贝叶斯神经网络的热误差建模方法.通过K-means聚类和相关系数法来选择温度敏感点,可以有效地抑制温度测量点之间的多重共线性问题....     

基于双目视觉的数控机床动态轮廓误差三维测量方法

轮廓误差是评估数控机床动态性能的重要指标。定期检测和标定数控机床动态轮廓误差对于稳定机床加工精度至关重要。针对采用现有单一测量手段所测的动态轮廓误差轮廓范围小、维数低、轨迹形式受限等问题,提出基于双目视觉的机床轮廓误差测量方法,实现数控机床任意轨迹轮廓误差三维高精度测量。具体包括设计基于高精度强化特征和高均匀光照的便携式合作靶标以准确表征机床运动位置信息,实现靶标与工作台的高精度安装以及强化特征的高质量成像;利用偏心补偿算法准确定位强化特征图像二维位置,解决圆型强化特征成像仿射畸变为椭圆问题,提高图像处理与机床位置的视觉定位精度;提出基于相机成像全局建模的测量基准位姿变换方法,准确完成数据转换并求解机床轮廓误差。以五轴数控机床平面插补的三叶玫瑰轨迹为研究对象,搭建轮廓误差视觉测量系统并开展测量试验。以平面光栅测量结果为标准验证视觉求解精度。结果表明,在1 500 mm/min进给速度下视觉轮廓误差求解误差为9.79μm,平均测量误差为3.36μm。     

数控机床定位精度自动螺距补偿功能的应用

目前许多数控机床厂为了提高数控机床的位置精度及降低成本，采用机床数控系统中螺距补偿功能来消除其定位误差。螺距补偿是激光干涉仪通过机床运动部件在被测量轴每1个目标位置上测得的位置误差值，并通过补偿软件计算出位置误差补偿值，然后利用相同的RS232通讯电缆传送给数控系统，实现自动补偿。它比通常的补偿方法节省大量的时间，并且避免了由于手工计算和手动键入补偿值而引起的人为误差，同时可以最大限度地选用被测量轴上的补偿点，使之达到提高数控机床位置精度的目的。     

数控机床轴向位置误差分析及测量装置设计

通过对数控机床的误差和误差源进行分析,以华中数控ZJK7532A-3钻铣床为研究对象,设计了一套数控机床轴向位置测量装置.该装置以光栅尺为测量传感器,光栅尺依靠附件固定在数控机床上,操作简易,并且能够分别测量数控机床x,y,z方向的轴向位置误差.     

半闭环数控机床几何与热复合的定位误差建模与补偿

数控机床在提升国家制造业水平中有着至关重要的作用,提高数控机床定位精度是一个关键性的问题.针对半闭环控制的数控系统,提出了几何与热复合的定位误差建模与补偿方法.首先对丝杠螺母进行了热特性分析.然后采用了三次样条插值对静态定位误差建模;基于温度传感器实时温度数据,建立了热误差模型;将二者相结合,建立了几何与热复合的定位误差模型.最后在半闭环控制的立式加工中心上进行误差实时补偿试验,在测量工况下,补偿后数控机床的定位精度提高了85％以上,验证了半闭环控制系统几何与热复合的定位误差建模以及误差实时补偿的有效性.     

基于动态模糊神经网络的机床时变定位误差补偿

为提高数控机床的定位精度,提出基于动态模糊神经网络进行数控机床时变定位误差补偿的方法.针对数控机床定位误差影响因素复杂、模糊规则难于获取的情况,改进动态模糊神经网络,使其能够应用于多输入多输出系统,并实现模糊规则的自动在线辨识与生成.通过测量机床温度和定位精度,应用改进后的动态模糊神经网络建立机床时变定位误差预测模型....     

旋转台几何误差的在机测量与辨识

旋转台是多轴数控机床的基本组成部件,其几何误差对加工精度具有显著的影响。以旋转台轴线的4项定位误差及6项运动误差的测量与辨识为目标,利用标准球和接触式测头设计简易、高效的综合误差在机测量方案,提出基于综合误差的分步辨识方法。首先,在旋转工作台上安装高度不等、位置不一的标准球以构建测量点系,并在不同旋转角度下,利用直线轴的插补运动带动高精度测量头测量球心误差。然后,依据小误差理论和齐次变换原理依次构建4项定位误差和6项运动误差的分步辨识模型,辨识出全部误差项。在带旋转轴的机床上进行实验验证与实际应用,结果表明:利用辨识结果计算的预测值与实际测量值相比,绝对误差不超过0.004 mm;利用辨识误差项修正后的工件在机测量结果与三坐标测量值相比,绝对误差也不超过0.006 mm,满足了高精度的应用要求。该方法具有操作简单、占机时间少、辨识精度高的特点,适合加工现场的快速、短周期标定。     

基于平面光栅的机床几何误差测量与辨识

几何误差是影响数控机床准静态精度的重要因素,针对几何误差测量、辨识问题,提出基于平面光栅的面—线机床空间几何误差辨识方法。依据多体系统理论和齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床21项几何误差元素与3项误差向量之间的映射关系;规划了3个相互垂直的平面内的测量路径和辨识方案,通过单轴运动和两轴联动的形式可连续测量每个平面内的5条直线,进而依次确定垂直度、俯仰和偏摆误差、定位及直线度误差、滚转误差,减少了多次安装过程中安装误差累积对测量结果的影响;通过基于面—线法的21项几何误差测量和辨识实验,并与基于激光干涉仪测量辨识结果对比显示,平面光栅测量结果与激光干涉测量结果的空间误差向量最大偏差为2.4μm,平均偏差为0.77μm,验证了该方法对辨识机床精度是准确、有效的。     

数控机床XY工作台单向运动二维阿贝误差分析与建模

为了提高数控机床的加工精度,建立误差补偿模型。对温度影响下的数控机床XY工作台导轨系统各误差分量之间的误差相关性进行研究。首先,分析了XY工作台单向运动时各平动误差和角度误差的相关性和X向导轨系统二维阿贝误差的变化规律。然后,建立了Y轴导轨系统和X轴导轨系统误差相关性的阿贝误差计算模型。最后,分别进行了X轴导轨和Y轴导轨角度误差的相关性验证和导轨系统定位误差补偿效果对比实验。实验结果表明:利用工作台二维阿贝误差补偿后的定位误差2整体误差呈减小趋势,且比用传统方法补偿后的定位误差1最大相差3μm左右,占补偿后的工作台总误差的三分之一。本文所建立的导轨系统二维阿贝误差模型更符合数控机床XY工作台误差的实际变化规律,利用该模型导轨进行的工作台联动定位误差补偿效果比传统补偿方法的修正效果更好,为实时补偿数控机床误差,提高机床加工精度和在机测量系统的测量精度打下理论基础。     

数控机床空间定位精度的测量与补偿

本文介绍一种使用美国光动公司的激光多谱勒位移测量仪，对数控机床进行空间误差检测的激光矢量测量新方法。该方法可以方便而快速地检测出机床的空间定位精度，包括3个定位误差、6个直线度误差和3个垂直度误差；同时还可以根据测量的空间定位误差数据生成误差补偿的代码，进而可以对其进行空间定位误差的补偿，大幅度提高了数控机床加工精度。     

数控机床几何精度综合解析与试验研究

以对机床精度影响较大的几何误差为对象,通过理论与试验相结合,对其进行较深入的研究。基于多体系统理论,综合考虑各轴定位误差、直线度误差以及角度误差等几何误差元的耦合作用,提出一种机床综合误差建模方法,并在机床坐标系下建立三轴数控机床综合误差模型。通过利用激光干涉仪的大量试验得出定位误差、直线度误差以及角度误差曲线,分析证实定位误差相对于直线度误差和角度误差影响更为显著。以此为基础,进一步研究工作空间综合误差在各轴各误差元耦合作用下的分布和演变规律,发现综合误差在某轴向的分量与该轴的定位误差非常接近,给出定位误差是影响综合误差的决定性因素的结论。机床几何精度的分析对于机床精度补偿方法的选取与运用具有理论和实际意义。     

考虑热误差的双转台机床工艺误差谱预测方法

五轴数控机床的几何误差和热误差是影响工件加工精度的两个重要因素,对这些误差因素进行分析可以有效提高薄壁件工件的加工精度。本文首先基于齐次坐标变换法,建立了双转台五轴数控机床的旋转轴几何误差模型;然后基于对标准球进行在机接触测量,辩识得出两旋转轴的12项几何误差,这些误差考虑了两旋转轴之间的相互影响和其热误差的影响;最后分析五轴数控机床加工空间的几何误差场,在该加工空间内几何误差从中心到外侧逐渐增加,当A轴旋转角度增加时,误差的最大值也随之增加。与其它位置误差辨识方法相比,本方法的测量精度符合加工要求,测量时间只需要30 min。     

A new approach to thermally induced volumetric error compensation

A traditional model for thermally induced volumetric error of a three-axis machine tool requires measurement of 21 geometric error components and their variation data at different temperatures. Collecting these data is difficult and time consuming. This paper describes the development of a new model for calculating thermally induced volumetric error based on the variation of three error components only. The considered error components are the three axial positioning errors of a machine tool. They are modelled as functions of ball-screw nut temperature and travel distance to predict positioning errors when the thermal condition of the machine tool has changed due to continuous usage. It is assumed that the other 18 error components remain identical to the pre-calibrated cold start values. This assumption is justified by the fact that the machine tool’s thermal status significantly affects three axial positioning errors that dominate machining errors for a machine tool after its continuous use. To demonstrate the effectiveness of the proposed model two types of machining jobs, milling and drilling, on a three-axis horizontal CNC machining centre are simulated and the machined part profiles are predicted. The results show that the thermally induced volumetric error was reduced from 115.40 to 45.37?μm for the milled surface, and the maximum distance error between drilled holes for the drilling operation was reduced from 38.69 to ?0.14?μm after compensation.     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。     

立式加工中心空间几何误差辨识解析及定位误差补偿研究

为大幅提升立式加工中心加工精度,满足当代数控机床对高精度的需求,针对立式加工中心3个运动轴,深入分析了其轴向运动空间几何误差,提出了可有效辨识运动轴轴向运动空间6项几何误差的辨识方法.建立了空间6项几何误差辨识模型,并针对关联轴联动垂直度误差进行了有效分析,建立了垂直度误差辨识解析模型.同时,针对3个独立运动轴轴向定位...     

双转台五轴机床空间误差补偿技术研究

几何误差、热误差和切削力误差占到了机床总误差的75%,对这3项误差进行控制是提高机床加工精度的关键所在。以双转台五轴机床的空间误差作为研究对象,通过对加工位置、主要热源及电动机电流等相关因素进行分析,确定空间误差建模所需的位移变量、温度变量和切削力变量。以现有的多种误差建模方法为基础,通过对信息融合技术进行研究,提出一种机床空间误差的多模型融合预测方法,建立综合反映几何误差、热误差和切削力误差的最优空间误差模型。最后以DSP为核心,设计空间误差补偿器,实施空间误差补偿,验证补偿效果。结果显示,建立的模型预测精度较高,残差小于2μm,而实施空间误差补偿后,加工零件的轮廓误差也由15μm降到了5μm,补偿效果明显。     

[误差建模及精度保证方法]几何误差贡献值影响下五轴数控机床运动轴误差灵敏度分析方法

针对现有误差元素灵敏度分析与后续误差补偿关联性不强的问题，建立运动轴几何误差贡献值模型并提出运动轴几何误差灵敏度分析方法，以获得本身几何误差对机床精度有很大影响的关键运动轴。结合指数积理论和坐标系微分运动理论建立基于误差敏感矩阵的运动轴几何误差贡献值模型，各运动轴几何误差贡献值相加得到机床综合误差模型；计算各运动轴误差权重分量和误差综合权重实现运动轴误差灵敏度分析，选择误差综合权重平均值最大的运动轴为机床关键运动轴，并对关键运动轴的误差补偿方法进行分析讨论。最后，在北京精雕集团的五轴加工中心上进行仿真实验验证。研究结果表明：所建立模型和所提出分析方法是有效的，且只补偿关键运动轴的几何误差贡献值能有效地提高五轴机床加工精度。     

数控机床空间几何误差测量研究进展

数控机床是衡量国家制造装配业水平的重要标志,数控机床的加工精度是反映其性能和水平的一个关键指标。误差补偿是提高数控机床加工精度的一个主要途径和发展趋势,数控机床空间误差快速、精确测量是进行误差补偿、提高数控机床精度的前提与关键。如何快速准确测量数控机床各种误差成为国内外测量域的一个研究热点和重点,出现了很多不同类型的测量方法和仪器。按测量仪方法及仪器与测量策略这两条主线,对现有数控机床空间几何误差测量方法进行较全面介绍,分析了各种方法的优缺点,讨论了其发展趋势。     

数控机床热变形误差研究及补偿应用

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过误差补偿的方法可以提高机床的加工精度。研究了通过实时补偿热变形误差提高数控机床加工精度的方法,阐述了热误差的基本原理,介绍了热误差的测量方法。采用模糊聚类的方法来布置测温点,利用多元线形回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型。在PLC补偿系统的作用下,在加工过程中对XH718数控机床进行实时补偿。实验结果表明补偿效果很好。