五轴机床误差建模与补偿解析新算法

为了建立合理的五轴数控机床综合误差补偿模型,基于机床各部件为刚体联接的假设下,简化了机床运动学约束拓扑关系,本文提出了基于多刚体动力学的综合误差理论模型,并对误差分量进行分析,建立了误差参数表。机床热误差测量点分布离散且采样数据量大,结合灰色综合关联度算法,将离散点数据表征其关联关系,并拟合出各轴热误差量曲线,建立了机床热误差预测模型。综合机床各轴热误差产生的机理,定义了针对主轴热误差和进给轴热误差的新型测量法—5点测量法和6点测量法,大量实验证明理论预测辨识模型曲线与实验结果一致,残差范围在0~12um之间。基于机床误差线性叠加假设,将机床几何误差和热误差统一建模,提出了新型综合误差补偿模型。将此补偿模型用SIMEMS840D数控系统中的PMC单元开发实时补偿软件,大量实验表明某五轴数控机床的加工精度有了显著的提高,完成补偿后误差变化量在 0~29μm之内。     

基于样件测试法的五轴机床误差辨识方法

为了提高五轴机床误差模型的预测能力,提出一种基于样件测试法的五轴机床误差间接测量方法,并完成了阶梯轴样件的优化设计.通过对机床空间误差模型进行反求,建立样件加工误差与机床不同误差项之间的函数解析关系,进而得到了机床不同加工状态的动态误差.通过试验验证了该方法的可靠性.结果表明:该方法与激光测量结果吻合较好,可以提高五轴...     

五轴数控机床几何误差分析与建模

首先对五轴数控机床几何误差进行分析和描述并画出五轴数控机床拓扑结构图,采用特征变换原理把各运动体间的相互关系用变换矩阵来表示,将各实体间复杂的运动关系抽象为数学矩阵间的关系,得出实际相邻体间4×4阶齐次特征变换矩阵及其与特征之间的相互对应关系,得出五轴数控机床的误差模型表达式.     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

基于BP神经网络的虚拟轴机床的实时误差补偿控制

针对虚拟轴机床位置精度高、钢度大、机械结构简单等特点，提出了基于BP神经网络的实时误差补偿控制策略。应用BP神经网络对虚拟轴机床的运动学反解进行学习，利用训练好的神经网络对虚拟轴机床进行误差补偿；给出三坐标虚拟轴机床误差补偿的仿真结果。表明这种补偿控制方案十分有效，补偿后能较大地减小机床的位置误差。     

三轴数控机床几何误差参数辨识与补偿

采用九线法对三轴数控机床误差参数进行辨识,介绍了激光干涉仪的测量原理,利用Renisaw ML10激光干涉仪对机床几何误差进行测量,结合具体机床,准确建立了误差补偿的数学模型,利用补偿软件实现了误差补偿,显著地提高了数控机床的加工精度．     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

五轴数控机床综合误差建模评价方法研究

针对五轴数控机床精度综合评价分析的需要,提出了一种对机床几何误差和伺服误差进行综合评价的方法。该方法通过机床线性轴和旋转轴联动的方式,利用球杆仪进行圆度误差检测,根据所建立的误差分析评价模型,通过对机床运动过程中的各项误差对机床总误差的影响进行分析得知,随着进给速度的增加,机床的几何误差基本保持不变,而伺服误差在机床总误差中所占比重逐渐增大,当进给速度增大到10 000 mm/min时伺服误差占机床总误差的75%左右。实验结果表明本机床误差评价模型具有较高的准确性,分析结果可为机床的误差补偿提供计算依据。     

五轴数控机床加工叶片的刀具轨迹规划与误差补偿

针对五轴数控机床加工复杂薄壁叶片的要求,分析了刀位点对应的接触点及其曲面法矢量形成的叶片刀具路径轨迹规划,应用沿体对角线快速进行数控机床误差的高效测量,提出了一种分步解耦补偿方法。     

数控车床几何和热误差综合实时补偿方法应用

对数控机床几何和热误差进行补偿是提高数控机床加工精度的有效方法.对数控机床的几何误差和热误差进行了分类并给出了建模方法.提出了一种基于外部坐标系偏移功能的误差实时补偿装置并叙述了其实现方法.在K360型数控车床进行了X轴定位误差和主轴径向热误差的补偿试验,证明了这种补偿方法在精度改进中的有效性.     

机床热误差补偿建模方法研究

在机床热误差补偿技术研究中,热误差鲁棒建模是机床热误差补偿的成功关键之一。对国内外几种主要的热误差建模方法进行了较为深入的分析研究,比较了不同方法各自的优缺点,并针对缺点介绍了一些改进方法。在此基础上,总结归纳了目前研究存在的问题,并对未来的发展方向进行了探讨。     

机床空间误差完备建模方法与NC代码优化补偿技术

空间误差是机床几何误差元素综合作用的结果,但现阶段空间误差模型大多存在缺失若干几何误差元素的问题,直接影响着机床空间误差的预测精度。为此,提出一种机床空间误差完备建模方法,以多体系统理论及齐次坐标变换为分析研究手段,在充分考虑体间坐标系初始位置关系及原始误差特征矩阵的基础上,确保模型包含机床全部几何误差元素。进而,针对传统基于NC代码的空间误差补偿技术中存在残差的局限性,提出将NC代码坐标的逆向叠加过程转化为最优化设计问题,并借助遗传算法对该问题进行求解计算,达到消除空间误差补偿残差的目的。最终,以某型卧式加工中心为研究对象进行计算分析与实验验证,结果表明：依据所提方法构建的空间误差完备模型包含加工中心全部21项几何误差元素,空间误差预测结果较精确;所提NC代码优化补偿技术使加工中心空间定位精度得到进一步提升,补偿后定位精度增幅最高达90.92%。研究成果可为数字制造装备精度问题探索提供较重要的理论与工程技术支撑。     

基于多体理论的五坐标数控机床的热误差建模

基于多体系统理论,针对数控机床加工系统中主轴部分的热误差,首次提出了五轴联动数控机床的热误差模型,并在MAKINO四轴加工中心几何误差参数辨识结果和主轴热误差参数辨识结果的基础上对该模型进行了仿真验证;仿真实验显示该建模方法具有良好的工程应用前景。     

一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测方法

针对对刀点对机床精度的影响及对机床最终精度和性能的评价,提出了一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测与定量分析方法。该方法首先利用多体系统运动学理论,建立了基于NAS979斜置圆锥台的五轴数控机床运动方程。以此为基础,求解了基于对刀点的试件实际加工位置和数控加工指令,建立了五轴数控机床几何精度预测模型,预测了圆锥台圆度、同轴度和倾斜度等精度指标。然后,开展了五轴数控机床精度的仿真预测定量分析。圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的预测值分别为0.029mm、Φ0.0654mm、0.0243mm,而圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的标准公差要求值分别为0.100mm、Φ0.100mm、0.030mm。仿真结果表明,预测的圆锥台精度指标能够满足标准公差精度要求。最后,为了验证该方法的有效性性,开展了了斜置圆锥台的切削实验验证。圆锥台圆度、同轴度和倾斜度的测量最大值分别为0.0380mm、Φ0.0931mm和0.0282mm,最小值分别为0.0316mm、Φ0.0658mm和0.0246mm,测量均值分别为0.0356mm、Φ0.0805mm和0.0271mm。实验结果表明,测量均值与预测值非常吻合。因此,在新研制的数控机床精度检验与验收过程中,机床研制单位能利用该方法准确、快速、直观地评估机床精度和性能。     

数控机床热误差的时序分析法建模及其应用

提出了采用时间序列分析法进行机床热误差建模的基本原理及方法,及其在数控机床热误差补偿建模中的应用。利用实测的热误差序列进行时序分析识模、建模和预报。再通过由微机结合机床控制器构成的补偿系统,利用所建立的时序分析模型,经过微机算出补偿值并送入机床控制器对刀架进行附加进给运动完成实时补偿。实验结果表明,可将工件的尺寸变化从原来的25 μm以上降到10 μm以内,大幅度提高了机床的加工精度,从而论证了时序分析法在数控机床热误差建模应用中的可行性与有效性。     

机床热变形的研究现状

总结并分析了国内外减小机床热变形的一些新方法 ,为研究减小机床热变形提供了新思路。