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。     

摇篮式五轴机床空间误差的简化建模方法

针对摇篮式五轴机床进行空间误差建模研究。根据机床结构,综合考虑运动误差和主轴热误差的影响,提出了一种新的机床坐标系设置方法,从而降低了误差模型的复杂性,建立了简化的空间误差模型。该模型数学表达式简单,物理意义明确,为进一步进行误差辨识和误差补偿奠定了理论基础。     

五轴加工中心空间误差分析及补偿研究

加工中心精度是影响产品加工精度的最重要因素,误差补偿技术是提高加工中心精度的重要方式。通过分析五轴加工中心的空间误差及建模结果,以TTTRR五轴加工中心为例,建立了综合空间误差模型,为误差补偿打下理论基础;通过研究多种误差补偿技术,提出了一种可以基于建模结果的平动轴几何误差测量新方法,结合旋转轴几何误差的测量结果,最后通过在某台五轴加工中心上进行测量和补偿实验,验证了建模结果的正确性和新位移测量法的有效性。     

大型机床空间误差补偿技术(VEC)

为进一步缩小大型机床(尤其是5轴、6轴机床)工作时的公差范围,提升其加工精度,美国国家制造科学中心(NCMS,National Center of Manufacturing Science)组织了一次名为大型机床空间精度研究(VALMT,Volumetric Accuracyfor Large Machine Tools)的大规模联合行动。此次联合行动邀请了包括美国自动精密工程公司(API)、波音公司(Boeing)、西门子(Siemens)、辛辛那提(Mag Cincinnati)等众多行业精英企业参加。大型机床空间误差补偿技术(VEC,Volumetric Error Compensation)由此诞生。     

一种多误差因素影响下的空间误差建模方法

目前,关于机床空间误差建模的研究较少考虑由于机床自重引起刀尖点处的偏移量,导致空间误差模型的预测精度与实际结果存在偏差。为了解决上述问题,文章提出一种综合考虑几何误差和机床自重引起刀尖点处偏移量的空间误差建模方法。首先,基于多体系统理论和齐次坐标变换原理建立机床空间误差模型,其次利用正交实验法选出25组加工点,通过仿真分析得到样本点处机床自重引起的刀尖点处偏移量,并通过拟合建立刀尖点偏移量模型,揭示了刀尖点偏移量随加工位置的变化规律,从而建立了一种综合考虑几何误差和机床自重引起刀尖点处偏移量的空间误差模型,最终以“S”形试件为研究对象,进行仿真分析和实验验证,通过对比预测结果和实验结果发现获得的“S”形试件的轮廓误差变化趋势基本相同,残差值较小且低于测量结果的10%,验证了该方法的正确性。该方法的核心思想适用于各类多轴机床。     

五轴联动机床的主轴热误差补偿

针对某型五轴联动数控机床,给出了温升所导致的主轴热伸长表达式以及各运动轴热误差补偿量与热误差量之间所满足的关系式。描述了利用差动式电容位移传感器测量热误差的方法,阐述了加工时热误差的补偿实现方案。     

多体系统理论的四轴运动平台综合空间误差建模

平面波导芯片与阵列光纤之间的对准,主要依靠器件封装设备运动平台的六维全空间亚微米精度运动控制,来实现其精确定位对准,基于多体系统理论,阐述四轴运动平台综合空间误差的建模过程,为阵列光波导器件封装设备运动平台的精度分析和误差补偿,提供一种理想的建模技术.     

机床误差的补偿方法探讨

利用机床误差补偿技术可以在成本投入不大的情况下提高加工精度。机床误差主要包含几何、热变形和力变形误差。不同的误差有着不同的变化规律，差异比较大，对补偿的技术要求也不一样。对各种误差变化规律进行分析，针对不同的误差变化规律、不同的精度要求，讨论了相应的补偿方法。对于合理选择误差补偿方法有一定的借鉴作用。     

加强多轴加工机床的研究与发展

本文梗概地介绍多轴机床加工的优点、多轴机床的结构特点和多轴加工的技术难点，指出了多轴加工机床正在迅速发展和目前开发研究的重点。     

数控机床空间误差测试及补偿技术研究北大核心

分析了三轴机床21项几何误差,给出了光动激光多普勒测量系统原理,介绍了基于分步对角线的空间误差测试路径和测试过程。在机床上进行了空间误差测试,通过i5系统空间误差补偿功能进行了补偿。最后通过加工样件验证了该技术的实际加工效果。     

Proposition for a Volumetric Error Model Considering Backlash in Machine Tools

This paper proposes a new scheme for evaluating the machine tool volumetric error model including the backlash error. The effects of backlash errors are assessed by experiments, conducted on a three-axis vertical-type machining centre. The assessment was taken for 18 error components out of the 21 geometric errors of a machine tool. It was shown that the backlash error of a machine tool is one of the systematic errors. Some important characteristics of the backlash error were identified; that is, the backlash error is a function of position, it decreases as the feedrate increases, and its size and shape vary according to the machine structure.     

多坐标数控机床通用运动学模型的建立

研究并建立了多坐标数控机床的通用运动学模型,该模型可适应不同的机床结构形式,而且考虑了机床结构误差的影响,为多坐标数控加工运动指令生成的通用化和机床误差补偿奠定了基础。     

数控机床转动轴进给系统轮廓误差分析

在五轴联动数控机床中,转动轴进给系统的动态精度对轮廓误差的影响是不可忽视的。采用不同空间位置上的外形轮廓,对五轴联动数控机床转动轴的联动运动产生的轮廓误差进行分析。在建立转动轴进给系统模型的基础上,利用刀具位置系统到加工系统的转换得到转动轴指令,通过进给系统动态误差模型得到仿真输出指令,再将输出指令从加工系统转换回刀具位置系统,比较刀具位置的偏差,从而得到轮廓误差。找出轮廓误差点与外形轮廓空间位置之间的对应关系,利用这种关系可快速通过轮廓误差来考察转动轴进给系统的动态性能,为机床快速调整和维修提供一种手段。     

A Hole-Plate Artifact Design for the Volumetric Error Calibration of CMM

To measure the volumetric error of coordinate measuring machines (CMMs), a hole-plate artifact method was studied. Example designs of the hole-plate are shown using titanium and ceramic materials. The deflection by its own weight of the designed hole-plate is analysed using the finite element method. The hole distances moved by the deflection are shown in different hole-plate set-up cases, for vertical and horizontal positions. The influence of inside hole roundness as a measuring standard is also studied. Eccentric errors for different hole roundness are simulated. The hole-plate set-up errors are also discussed. A method for obtaining the parametric errors of a CMM is shown using the hole-plate as a measuring artifact for CMM positioning error. In addition, a method for measuring 2D and 3D length errors using the hole-plate data is introduced.     

多关节坐标测量机的误差模型

按Denavit-Hartenberg方法,建立了多关节坐标测量机末端测头中心相对于机座参考坐标系的测量运动的数学模型。在此基础上,运用矩阵函数的全微分方法,建立起末端测头中心坐标误差与测量运动模型参数误差之间的传递关系。为进一步研究多关节坐标测量机的标定和补偿奠定了理论基础。     

<Emphasis Type="Bold">Roundness Error Prediction with a Volumetric Error Model Including Spindle Error Motions of a Machine Tool</Emphasis>

This paper proposes a modified volumetric error model that includes spindle error motions as well as geometric errors. The model is constructed using rigid-body kinematics and homogeneous transformation matrices and an additional error matrix describing spindle error motions is included. The suggested model predicts the positioning errors at a given axis position as a function of both the axis position and the engaged spindle rotation angle. Two circular interpolation tests (inner and outer circle of the same radius) are simulated and the machined part profiles are predicted. To verify the simulation results, machining tests are performed according to the ISO 10791-7 standard. The error model with spindle errors shows a better agreement, between the simulated and measured roundness errors, than the simple geometric model. It can be seen that the geometric errors determine the basic part profiles and the spindle errors change the basic profiles according to the magnitude of the errors and the spindle rotation angle.     

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。     

圆弧齿轮轴线误差对传动精度影响的分析

根据圆弧齿轮的啮合传动原理,在深入分析圆弧齿轮传动副轴线平行度误差与传动误差之间相互关系的基础上,研究了由于制造和安装造成的齿轮副轴线平行度误差,由此产生的齿轮副中心距偏差,从而导致齿轮副的传动误差问题,并推导出计算该传动误差的定量表达公式,利用该计算公式可以比较方便地计算出传动误差的数值。     

复合式镗铣加工中心综合空间误差模型的建立

以建立数控机床空间误差模型为目标,其意义在于提高该机床的加工精度,满足加工特殊零件的精度设计要求。该复合式镗铣加工中心主要用于加工坦克及装甲车发动机等复杂箱体类零件,采用立式机床与卧式机床相结合的新型结构。基于多体系统,通过研究数控机床的拓扑结构与低序体阵列,建立特征矩阵,并结合其结构的复杂性进行综合分析与推导。建立一个能够全面包含数控机床空间位置误差与空间姿态误差的综合空间误差模型。以此研究成果为基础,结合适当补偿方法,可以大幅提高机床的加工精度。