卧式加工中心双驱Z轴装配体几何误差分析

为了量化和识别出零部件制造和装配过程中制约机床精度的关键几何误差项,基于雅克比旋量模型对卧式加工中心的双驱Z轴的装配几何误差建模进行研究,合并平行度和直线度的公差带区域,确定尺寸和几何公差约束下的几何要素的变动和约束方程,建立含有约束条件的误差模型,将模型仿真数据与相似条件下的实测机床误差数据进行对比验证,最后采用Sobol方法进行几何误差敏感性分析。结果表明:雅可比旋量模型可以有效地定量分析机床几何误差分析,丝杠导程误差、床身平面度、导轨Y向的直线度和运行平行度是影响双驱Z轴运动精度的关键误差项,部分误差项间的耦合作用明显。研究结果有助于辨识影响机床精度的关键误差项,为卧式加工中心双驱Z轴的几何误差分配和补偿调整提供理论依据,建模方法适用于多种装配过程。     

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．     

数控装备误差补偿关键技术研究

制造业虚拟工厂模式可以降本增效、优化服务质量,是应对全球化激烈竞争的不二选择。在该模式下,为不断提升产品质量,主要研究与之生产过程相关的数控装备精度提升关键技术即误差补偿关键技术,具体包括误差源分析、误差建模、误差测量及误差数据处理。由此,以五轴机床为数控装备的代表,找出了影响其精度的45项几何误差;并通过误差建模,构建了这45项误差与五轴机床系统总误差的关系;其次,根据五轴机床误差特性,构建了测量系统,并证实了该系统的有效性;最后,针对测量数据,展开误差处理分析,解决了非测量节点数据问题,同时大幅降低了数据量信息,为快速有效地进行误差补偿奠定了数据基础。     

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。     

大型龙门铺丝机综合误差建模及补偿

为了提高大型龙门自动铺丝(AFP)机的精度,提出重力变形与几何误差综合建模与补偿方法. 采用有限元法对龙门铺丝机进行静力学分析,通过工作空间网格化方法建立重力变形模型;基于齐次变换矩阵与切比雪夫多项式建立几何误差模型,结合剔除重力变形的测量数据与Powell算法实现对几何误差参数的辨识;综合重力变形模型和几何误差模型,提出基于综合误差补偿的G代码修正策略. 在龙门铺丝机上开展综合误差补偿对比实验,结果表明,补偿前龙门铺丝机误差较大,不能完全满足铺放精度需求,而经过补偿后位置误差和姿态误差均大幅度降低,其中姿态误差减小80%以上,而位置误差减小90%以上,满足铺放精度需求,证明了所提出的综合误差建模和补偿方法的有效性.     

基于圆检验的数控机床几何误差辨识

为了准确地辨识出三轴立式数控机床的各项几何误差,通过多体系统理论建立了三轴立式数控机床圆运动轨迹数学模型,分析了数控机床圆检验中典型误差对机床圆运动轨迹的影响机理.考虑多种几何误差对机床圆检验运动轨迹的影响,提出了一种基于最小二乘法和多项式误差模型的几何误差辨识方法,该误差辨识方法可以辨识出三轴立式数控机床的21项几何误差.数值仿真结果表明:该误差辨识方法具有准确性和可行性.     

机床空间位置误差平面光栅测量补偿及实验验证

针对三坐标立式加工中心的21项几何误差,作者提出了利用平面正交光栅检测机床空间位置误差的方法,并建立了机床空间位置误差与几何误差的关系模型;其次,提出了人工神经网络机床空间位置误差离线补偿的数学模型;最后,通过机床误差测量实验和对实验数据的可视化处理,验证了该方法在机床误差补偿应用中的可行性,为机床位置误差的补偿提供了新思路.     

应用激光跟踪仪的三坐标测量机几何误差检测方法

几何误差是三坐标测量机的重要误差来源。当前三坐标测量机几何误差检测方法存在效率低、测量精度不高的问题,严重影响三坐标测量机使用性能的进一步提升。为此,提出了一种应用激光跟踪仪的三坐标测量机几何误差检测与直接分离方法。首先,基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立三坐标测量机几何误差模型;其次,建立激光跟踪仪测量几何误差的数学模型,以三坐标测量机几何误差特性为约束条件,结合Levenberg-Marquardt方法,从而实现了几何误差的直接分离。最终,应用该方法在某三坐标测量上进行了几何误差检测试验,并使用激光干涉仪进行了单项定位误差和空间位置误差的检测对比。试验结果表明该三坐标测量机X轴、Y轴和Z轴定位误差分别为-27.06μm、43.75μm和36.76μm,X轴、Y轴垂直度误差为-82.89μrad,是其主要误差来源;预测最大空间误差为76.64μm,位于测量空间的极限区域。辨识结果与激光干涉仪检测结果相比,X轴、Y轴和Z轴定位误差最大相差7.43μm,体对角线预测定位误差最大相差10.51μm;与其他跟踪测量方法相比,X轴和Y轴空间位置误差与激光干涉仪检测结果相差最小为5.3μm,验证了该方法的有效性。该方法可在2h内实现三坐标测量机17项几何误差的检测,具有快速和高精度的优点,在三坐标测量机和数控机床精度检测领域有较大的应用前景。     

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。     

基于12线法的数控机床几何误差测量辨识研究

数控机床几何误差参数辨识是实现数控机床误差补偿的关键技术,而实现误差补偿的前提是通过几何误差参数辨识为空间误差模型准确提供数控机床的21项几何误差参数.现有数控机床几何误差参数辨识方法在测量效率和辨识精度等方面均存在一定不足.基于多体系统误差分析理论研究了12线数控机床几何误差参数辨识方法,并对该方法的数学建模和实验进行了分析.     

基于多体理论的双摆头五轴数控机床RTCP误差研究

为了提高五轴数控机床的加工精度,对双摆头五轴数控机床RTCP(rotation tool center point)模块的误差进行了分析.以多体系统运动学理论为基础,结合刚体六自由度假设理论,建立了误差分析模型.对旋转运动引起的RTCP刀具中心点误差和刀具矢量误差进行了深入分析,推导出了刀具中心点误差和刀具矢量误差公式,并利用实验室开发的刀具轨迹仿真软件,对理想轨迹和实际轨迹进行了对比分析,验证了理论和方法的正确性.     

基于蒙特卡洛模拟的机床关键几何误差溯源方法

为了溯源对加工误差影响最大的机床几何误差,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的灵敏度分析方法.运用多体系统理论建立五坐标龙门加工中心加工误差生成模型,并建立了S形样件的直纹面数学模型.推导刀具轨迹到切削点的映射关系,建立了切削曲面模型.根据蒙特卡洛模拟采样机理,对机床加工误差模型进行全局灵敏度分析,获得影响机床加工误差的关键几何误差参数.按照灵敏度分析结果排序,获得影响z向加工误差最大的5项几何误差参数为δ_z(x)、δ_z(y)、δ_z(z)、δ_z(c)、δ_z(b).实验结果表明:5项关键误差参数共同作用对分析区域平均z向加工误差的影响度达88.2%,5项误差参数对机床z向加工误差影响最大,可以为提高五坐标机床的加工精度和设计精度提供指导.     

Interpolation-based contour error estimation and component-based contouring control for five-axis CNC machine tools

High accuracy contour error estimation and direct contour error control are two major approaches to reduce the contour error. However, two key factors make them complex for five-axis machine tools: the nonlinear kinematics and the coupling between the tool position and orientation. In this study, by finding the reference point nearest to the current actual position, and interpolating the point with two neighboring reference points and using the distance ratio, a new contour error estimation method for five-axis machine tools is proposed, which guarantees high accuracy while depending on only the reference points. By adding a weighted contour error on the tracking error in the workpiece coordinate system, and specifying a desired second-order error dynamics based on the error variable, an effective contouring control method is proposed, which can alleviate the problem: when the contour error components are introduced into the controller, the contour errors increase instead in some regions of the tracking trajectory. A series of experiments are performed on a tilting-rotary-table (TRT) type five-axis machine tool. The results reveal that the proposed estimation method has high accuracy, and compared with the case without contour error control, the proposed control approach can reduce the contour error along the whole trajectory.     

大型龙门机床的直线度误差建模及误差补偿

为减小大型龙门数控机床空间直线度误差,提高国产数控机床加工精度,提出基于B样条曲线的空间直线度误差模型及其补偿方法。使用激光干涉仪分别检测三轴龙门数控机床6个方向的直线度误差,应用B样条方法建立空间直线度误差数学模型.利用数控系统外部机械原点偏移功能,应用自主研发的误差实时补偿系统并依据基于B样条曲线的空间直线度误差数学模型,实现对大型龙门数控机床的空间直线度误差补偿.采用两轴联动补偿切削导轨面的方法进行试验,并与多项式模型和斜线插补模型进行对比,结果表明:B样条模型补偿后的导轨直线度最优,检测的导轨各方向直线度误差均减小90%以上,显著提高了大型龙门数控机床加工精度.     

Development of Virtual Simulation System for Remote Collaborative Surface Machining

1 Introduction Many parts of aerospace ,automobile and mold industries are high precision and complex-shaped. There-fore ,it needs multi-axis machining. Multi-axis machining has advantages of i mproving efficiency and surfaceprecision,reducing production expense and shortening ti me to market . Although there are many advantages inmulti-axis machining,there are many steps on process planningfor complexsurface .And every step needs engi-neers to make appropriate decisions by their professional…     

双主轴义齿加工机床结构及空间误差模型构建

为了设计一台满足医学口腔修复领域专用的数控加工机床,运用功能分析方法对义齿加工技术的特点进行研究,明确了义齿加工机床所需具备的功能,构建了加工系统的机械结构并分析给出了一些关键部件的性能参数．基于多体系统基本理论,根据所讨论机床的实际情况推导出双主轴义齿加工机床的空间误差模型．结果证实机床的误差主要来源于各个组件单元间的3个线误差、3个角误差以及轴向间的垂直度误差,为采用适当的误差补偿策略,提高机床的加工精度,使其满足义齿加工的要求提供了理论依据.     

基于支持向量机的静压转台热误差补偿

在一般补偿器的硬件中无法运行MATLAB等第三方工具软件的代码,导致大多模型不能被应用于机床热误差的实际补偿.为了提高误差建模效率,降低对补偿系统硬件的要求,提出静压转台热误差实时补偿方法. 该补偿方法以支持向量机（SVM）为核心算法,分别使用鱼群算法和狼群算法对支持向量机的核心参数进行前期和后期优化,在保证预测精度的前提下提升建模效率. 通过离线训练MATLAB筛选出支持向量导入到开发的补偿软件中,利用用于过程控制的对象连接与嵌入（OPC）方式对热误差实施实时在线补偿. 与传统多元线性回归建模方式对比,可以看出该模型在精度和效率上均较优.补偿实验的结果表明,转台的轴向误差由原来最大为40 μm降低为约10 μm,转台的加工精度提高了75%,验证了所提出补偿方法的有效性.