深度强化学习的数控机床几何误差标定与补偿研究

为了提高数控机床的加工精度,需要进行数控机床的几何误差标定与补偿.采用自由来流与圆柱中心连线的准线性标定方法构建数控机床控制约束参数测量模型,进行数控机床的输出载荷计算和结构力学参数评估,通过特征值屈曲分析的方法进行数控机床的几何误差测量,采用深度化学习的方法进行数控机床几何误差测量和误差补偿控制.仿真结果表明,该方法提高了标定精度,误差补偿能力较强.     

机械制造业数控机床几何误差自动控制

为了降低数控机床几何误差,提升加工精度,提出机械制造业数控机床几何误差自动控制方法。通过激光跟踪仪辨识机械制造业数控机床的几何误差,采用快速定位补偿算法与圆弧插补补偿算法相结合的方法补偿数控机床几何误差。利用计算机辅助制造软件生成刀位文件,依据刀位文件生成数控机床加工程序,通过补偿控制器生成数控机床各轴运动的控制指令,数控机床伺服系统接收控制指令后,自动控制数控机床各轴运动,以达到数控机床几何误差自动控制的目的。实验结果表明,采用该方法自动控制数控机床几何误差后,方向与角度的几何误差分别低于0.03 mm与0.1°,实际应用效果较好。     

多轴数控机床几何误差辨识与补偿技术研究

多轴数控机床在加工的过程中,为了使加工轮廓向理论轮廓逼近,就必须控制误差,因此需要识别和补偿数控机床的几何误差。在研究目前的多轴数控机床技术后,通过10线法、球杆仪等成熟技术展开了对多轴数控机床的几何误差辨识工作,并结合实际的误差情况设计了软件补偿程序,使其生产满足要求。     

基于FANUC 0i系统外部坐标原点偏移功能的数控机床误差补偿研究

针对以往对数控机床误差补偿时出现的操作繁琐、补偿精度低、较难补偿机床热误差等局限性,提出了一种基于FANUC Oi数控系统的外部坐标原点偏移功能的补偿方法。该方法利用自行研制的外部补偿器与机床数控系统进行交互。可使机床的几何误差以及随温度变化的热误差得到较好的实时补偿。实验证明,此补偿过程方便、经济,补偿效果好。     

球杆仪用于数控机床几何误差补偿的研究

介绍了利用球杆仪测试和辨识数控机床几何精度的方法,在精确掌握三坐标数控机床几何误差的基础上,通过建立三轴数控机床的几何误差模型,利用误差综合补偿软件进行了补偿实验.结果表明,机床的各项误差都有所降低.     

数控机床两种几何误差建模方法有效性试验研究

数控机床在制造行业中有着广泛的应用,数控机床精度对保证被加工零件质量起着关键作用,对机床平动轴几何误差进行补偿是进一步提升数控机床加工精度能力的重要手段。几何误差建模是几何误差补偿的基础,通常采用18项或21项几何误差建模方法,基于这两种建模方法,进行误差检测、辨识与补偿。但这两种建模方法对误差补偿的不同影响还没有系统的验证研究,根据验证结果指导采用更适宜的几何建模方法,对于改善误差补偿效果有着至关重要的意义。通过已经建立的数控机床的两种几何误差建模方法建模,开展了基于这两种误差模型的数控机床平动轴几何误差检测、辨识和补偿的仿真和试验研究,并对这两种误差补偿的有效性进行了系统性的分析比较。试验研究发现,18项几何误差建模方法能够精简地描述三轴数控机床的全几何误差项,21项几何误差建模方法则存在3项冗余角度误差项,造成精度预测模型的准确性降低。当通过建立精度预测模型进行机床空间误差补偿,试验研究发现采用18项几何误差建模方法的误差补偿效果优于采用21项几何误差建模方法的误差补偿效果,即18项几何误差建模方法更适用于三轴数控机床几何误差的软件补偿方法。该研究结论对于进一步提升数控机床加工精度的能力具有理论和实际的指导意义。     

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.     

数控机床三维空间几何误差补偿方法

为了提高数控机床的加工精度,在系统分析数控机床几何误差常用补偿方法基础上,提出了基于数控系统插补数据的几何误差补偿方法,并将误差补偿功能集成于国产数控系统中,以提高国产数控系统的综合性能。通过实验与仿真结果表明,数控系统插补数据的几何误差补偿方案能显著提高数控机床的加工精度。     

一种多轴数控机床几何误差补偿方法

多轴数控机床加工系统控制程序一直是影响工业加工精度的关键所在,鉴于此,构造了一种基于控制程序的多轴数控机床几何误差补偿方法,能有效降低制造过程产生的几何误差的影响。首先,通过干涉测量体积误差情况,可在机器无需机械调整的前提下提高加工和测量精度;再根据机器工作区的体积误差分布,设计基于映射的数控程序补偿策略,以便获得最小误差。误差补偿测试对比结果表明,该方法可有效降低三轴数控机床的误差,具有较好的误差补偿及精度分配效果。     

基于数控程序重构的加工中心误差软件补偿技术

论述了基于数控程序重构的机床软件补偿技术的原理,提出了无限插值定位确定误差补偿点的方法,克服了等间距确定误差补偿点法在间距内误差无法控制的缺陷;研究了数控机床三种基本编程运动的数控程序重构算法;分析了反向间隙的补偿;在FANUC Series 0i Mate-MC操作系统的VMC-860型三轴立式加工中心进行补偿实验,得出该补偿技术能使数控机床的几何误差减少50%。     

大型数控龙门铣床几何误差补偿方法研究

针对大型数控龙门铣床几何误差的问题,建立了大型数控龙门铣床的几何误差模型,分析了大型数控龙门铣床的几何误差源;利用API(T3)激光跟踪仪高精度大尺寸的测量特点及数据处理能力,提出了X、Y、Z轴线位移误差、角位移误差及各轴间垂直度误差的辨识算法,通过激光测量与计算准确地辨识了大型数控龙门铣床的几何误差;建立了大型数控龙门铣床加工空间几何误差数学模型,采用基于对象的事件驱动机制的程序设计语言Visual Basic开发了几何误差补偿软件,实现了几何误差补偿;现场检测了大型数控龙门铣床空行程平面运动轨迹及工件的平面度。研究结果表明,该方法使平面加工精度提高了50.77%,并验证了几何误差模型的正确性及几何误差补偿方法的有效性。     

数控机床几何误差建模及误差补偿的研究

基于多体系统运动学理论，建立了一种通用的数控机床几何误差模型，该模型易于实现计算机自动编程，能够广泛的应用于各种不同类型的数控机床上。给出了实现误差补偿的算法和程序流程图，特别针对直线与圆弧的分段处理进行了研究，结出了分段方法及坐标求取方法。最后，以一台三轴立式加工中心为例，对其21项几何误差进行了辩识，通过实验验证了误差补偿的效果。     

数控机床几何误差与热误差综合建模及其实时补偿

为提高数控机床的精度,提出一种数控机床的几何与热的复合误差综合建模方法。通过分析机床在不同温度状态下的误差数据,得到机床误差分布规律;根据几何误差和热误差的不同特性进行误差分离,采用多项式拟合与线性拟合方法建立机床几何误差与热误差的综合数学模型;利用数控(Computer numerical control,CNC)系统的外部机床坐标系偏置功能,应用自行研发的综合误差实时补偿系统进行误差在线实时补偿。该误差补偿方法综合考虑机床几何误差及其在机床不同温度下的变化,全面分析整个温升过程直至热稳态的误差及其变化规律。经检测认证表明,应用该误差补偿方法及其实时补偿系统可使机床在常温下的定位误差由44.1μm降低到3.6μm,补偿91.8%;温升之后的定位误差由26.0μm降低到5.1μm,补偿80.4%,大幅度提高机床的精度。     

数控机床工作台误差综合补偿方法研究

针对由几何误差与热误差引起的数控机床工作台与主轴之间相对位置变动的问题,通过试验分析其在不同温度状态下的误差数据,得到机床工作台平面度误差随热变形保持不变的规律,并提出了一种数控机床工作台平面度误差与主轴热误差的综合补偿方法。该方法通过分别建立工作台平面度误差模型和热误差模型,并运用叠加原理建立综合误差补偿模型,对传统固定单位置点建模补偿方法的原理性缺陷进行了改进。结合机床关键部件的实时温度值和刀具位置的实时坐标值,计算出了全工作台各区域各温度阶段的误差补偿值,进而实现了全工作台主轴轴向综合误差的实时补偿。检验及分析结果表明,相比于传统固定单位置点热误差建模补偿方法,该方法所建模型残余标准差减小约7μm,精度提高比例达到50%;单次最大补偿残差减小约11μm,精度提高比例达到60%,大幅度提高了机床的加工精度。     

Identification of and compensation for backlash on the contouring accuracy of CNC machining centres

The paper describes a technique for the identification of and compensation for backlash on the contouring accuracy of computer numerically controlled (CNC) machining centres. A circular test that has been developed for rapidly checking the contouring accuracy of CNC machine tools is used to measure the contouring error due to backlash. Backlash error on the contouring profile is found as the direction of motion is reversed. A compensation strategy based on a simulated annealing (SA) optimisation algorithm is then developed to reduce the backlash error. Computational simulations and experimental tests have shown that the contouring error due to backlash can be greatly reduced by using this new approach.     

数控滚齿机几何误差建模与分析

基于多体系统理论对数控滚齿机进行了结构分析,得到了数控滚齿机的拓扑结构;分析研究了相邻体的运动关系,根据相邻体的运动关系,结合数控滚齿机的拓扑结构,得出了数控滚齿机的几何误差模型;对所得到的几何误差模型进行解耦,获得了数控滚齿机各轴独立的补偿量。研究结果为数控滚齿机几何误差补偿的实现奠定了基础。     

[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。     

Orthogonal polynomials-based thermally induced spindle and geometric error modeling and compensation

The spindle error and geometric error are the main sources of inaccuracy in CNC machining. With the rising of the machine tool parts' temperature, the spindle error and geometric error increase continually, and the error curves have a nonlinear distribution. To analyze the thermal effects on spindle error and geometric error, an experiment is carried out. To improve the machining accuracy of a CNC machine, an error model is proposed based on orthogonal polynomials. With the application of the orthogonal polynomials, the polynomial regression can be transformed into multiple linear regressions which are easier to calculate. In order to implement the real-time error compensation for the thermally induced spindle error and geometric error, an error compensation method is proposed based on the external coordinate offset. The thermally induced spindle and geometric error are compensated by 90 % compared with no compensation.     

A novel error compensation implementing strategy and realizing on Siemens 840D CNC systems

Error compensation implementing strategy of CNC machine tools is a key technique. Basing on handwheel offset function of CNC system, a novel error compensation implementing strategy were proposed, and an error compensator is developed to realize the error compensation implementing on machine tools with Siemens 840D CNC systems, which communicates with CNC system by the DRF offset function and substitutes for electronic handwheel of CNC system. The error compensator’s hardware and software systems, in which multithread technique was used to parallel run to avoid CPU’s long-playing employment by one task, were developed. Finally, to test the feasibility of the implementing strategy, an experiment was carried out to compensate geometric error of a heavy-duty CNC floor-typed boring and milling machine tool. Experimental results show that error synthetic compensation equipment developed in this paper can perfectly implement error compensation function.     

数控成形砂轮磨齿机床几何误差分析与函数补偿法

以QCYK7332A数控成形砂轮磨齿机为例,对机床误差进行了分析。应用多体系统理论以及齐次坐标变换建立了几何误差模型,得到了此模型下砂轮尖的6个自由度误差表达式,并在此基础上以机床B轴为例,说明了运动轴误差转化到磨具上,从而引起所加工齿轮的齿距、齿形、压力角等误差。为了减小误差,提出了函数补偿法,并以测量机床的X轴角度误差为例,说明机床误差预测以及实时误差补偿的过程,为提高数控成形砂轮磨齿机精度、减小机床的几何误差提供了理论依据。