一种非球面超精密单点磨削与形状误差补偿技术

随着各种小型的非球面光学零部件的广泛应用,其成型模具的制造精度要求也日趋提高.针对目前我国尚未完全掌握非球面模具的超精密磨削技术的情况,对超精密单点磨削和形状误差补偿方法进行研究.利用在位接触式的测量系统的测量数据重构实际的磨削轮廓曲线.根据实际磨削轮廓与目标轮廓之间的法向距离,求解出法向残余误差,并提出基于超精密单点斜轴磨削的形状误差补偿方法.利用超精密磨床对口径为6 mm的超硬碳化钨的非球面光学模具进行超精密磨削、在位测量与误差补偿试验,经过两次循环,其形状精度(Peak to valley,PV)从449 nm改善至182 nm.     

基于多体理论模型的加工中心热误差补偿技术

基于多体系统理论,建立了数控加工中心热误差模型,并提出其误差补偿方法,以三坐标MAKINO加工中心为例,建立了具体模型并进行参数辨识,优选了4个测温点,实时测量其温度,作为误差参数辨识模型的输入值,实现了软件实时补偿,在该加工中心上分别沿3个坐标方向加工一系列表面并比较加入热误差补偿的结果,测量结果表明补偿效果显著,实践说明本文所建热误差模型的有效性和补偿方法的可行性。     

非轴对称非球面平行磨削误差补偿技术研究

针对非轴对称非球面的成形加工法柔性不足及球形砂轮加工法对工具和机械的要求太高的缺点,提出采用普通圆弧金刚石砂轮加工的平行磨削法。对于新方法加工中存在的加工误差问题,提出在非轴对称非球面加工中使用带倾角圆弧修整器及对主轴半径和副轴半径误差采用离线补偿的加工技术。通过理论分析和试验表明此方法可达到提高非轴对称非球面的加工精度的效果。     

基于多体系统理论的三轴数控机床误差补偿模型

对多体系统理论进行了介绍、探讨和研究,并运用多体系统理论建立了三轴数控机床的误差补偿模型,以期对数控机床误差的软件补偿方法有所帮助。     

基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究

针对汽车凸轮轴磨削加工中存在的精度问题,从提高MKS8332A数控凸轮轴磨床几何精度出发,以达到提高凸轮轴磨削精度和加工效率为目的进行了相关研究。运用多体系统运动学理论,分析并建立了该磨床磨削高精密凸轮轴过程的几何误差模型,推导出了该磨床精密加工运动约束条件方程;在多体系统理论误差参数辨识模型基础上,结合球杆仪测量原理所提出的辨识方法,能够很好地对该磨床的几何误差参数进行辨识;在此基础上研究了精密数控指令和逆变凸轮廓形的求解算法、理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法;最后给出了凸轮廓形曲线的拟合方法和刀具路线的计算方法。      

提高曲轴磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密曲轴磨削(连杆颈)加工中存在的精度问题,利用随动磨削数控机床运动的数学模型推导出理想的砂轮磨削轨迹的求解方程.利用多体系统理论推导出从机床-工件分支与机床-刀具分支的坐标转换方程、曲轴磨削的精密加工方程,进而将随动磨削加工数学模型与多体系统的误差补偿技术相结合,研究了理想数控指令的生成方法,并用精密迭代的方法求解出误差条件下精密加工数控指令.修正后的指令可以在曲轴磨削生产当中保证曲轴(连杆颈)的表面加工质量,达到了精密曲轴磨削的精度要求.     

微小非球面光学模具单点斜轴误差补偿磨削

针对微小非球面光学透镜模具的纳米单点斜轴误差补偿磨削进行研究。通过分析比较传统的直交轴磨削法,提出微小非曲面光学模具的单点斜轴磨削方式,有效避免微细砂轮在加工微小非球面时发生干涉情况;采用单点恒定磨削方式提高微小非球面磨削的稳定性及精度。通过分析磨削区域内微细砂轮与微小非球面的干涉情况,从而合理计算并选用较高强度的微细砂轮。提出微小非球面误差补偿磨削策略,分析砂轮的对心误差(x轴向和y轴向)对形状精度的影响,采用法向残余误差补偿的方法对加工后的形状误差进行超精密补偿磨削。利用超精密磨床对口径为2 mm的超硬热压模具碳化钨材料的微小非球面进行纳米单点斜轴误差补偿磨削试验,经过三次超精密磨削及误差补偿循环,其形状精度PV从1 034 nm改善至146 nm,表面粗糙度达到Ra2.19 nm。     

基于多体理论模型的加工中心热误差补偿技术

基于多体系统理论，建立了数控加工中心热误差模型，并提出其误差补偿方法。以三坐标ＭＡＫＩＮＯ加工中心为例，建立了具体模型并进行参数辨识。优选了４个测温点，实时测量其温度，作为误差参数辨识模型的输入值，实现了软件实时补偿。在该加工中心上分别沿３个坐标方向加工一系列表面并比较加入热误差补偿的结果，测量结果表明补偿效果显著。实践说明所建热误差模型的有效性和补偿方法的可行性。     

基于多体理论模型的加工中心热误差补偿技术

基于多体系统理论,建立了数控加工中心热误差模型,并提出其误差补偿方法,以三坐标MAKINO加工中心为例,建立了具体模型并进行参数辨识,优选了4个测温点,实时测量其温度,作为误差参数辨识模型的输入值,实现了软件实时补偿,在该加工中心上分别沿3个坐标方向加工一系列表面并比较加入热误差补偿的结果,测量结果表明补偿效果显著,实践说明本文所建热误差模型的有效性和补偿方法的可行性.     

数控机床全误差模型和误差补偿技术的研究

加工精度是数控机床必须保证的一项性能指标。提高机床精度是先进制造技术的重要课题，有误差避免和误差补偿两种方法。前者使机床造价大幅上升，而且精度的提高也有一定的限度。后者的精度提高几乎没有限制，对数控机床，计算机实时误差补偿技术是一种经济、有效的基本途径。基于多体系统理论，推导了多坐标数控机床，包含几何误差和热误差的全误差模型。文中介绍了坐标数控机床项误差的辨识方法(22线、14线和9线法)，还介绍了回转坐标6项误差的辨识方法。通过软件补偿，在3坐标联动和4坐标联动数控机床上实现了几何误差和热误差的补偿。实践结果表明误差模型的准确性和补偿方法的实用性。     

运用多体理论和神经网络的机床热误差补偿

利用多体系统理论,在典型体的坐标变换中,加入了位移误差矢量和位置误差矢量,形成了具有普遍意义的坐标变换,根据机床拓扑结构的低序体阵列,建立了机床通用误差计算模型。同时,对机床的主轴热变形和床身热变形进行了建模和辨识,通过5个温度敏感点的监测,用常规的5点法对机床主轴热变形进行研究,运用神经网络方法(RBF)建立温度与变形参数模型,将误差参数集成到通用误差模型中。在Makino四轴加工中心进行试验研究,设计出一套多个凸台的空间曲面,比较了不同凸台上的4个点补偿前后空间轮廓数据,误差减少60%,补偿效果显著。     

离轴楔形非球面平行磨削及补偿技术研究

针对精密光学系统中对高精度离轴楔形非球面透镜的加工要求,提出采用由倾角可调三轴摆动式数控夹具系统和精密磨床数控系统(Computer numerical control,CNC)协调完成离轴楔形非球面透镜的高效加工方法。设计三轴摆动式数控夹具机构及控制系统相关程序,完成夹具制造及调整,在数控精密平面磨床上实现对离轴楔形非球面平行磨削加工。倾角可调夹具的设计简化原有的加工工序,提高加工效率。根据平行磨削加工原理对加工插补误差和工件形面误差进行模拟计算,结果表明:夹具旋转误差以及工件的形状尺寸会对加工精度产生较大影响。根据模拟结果和平行磨削方法原理,设计工件加工误差的在位补偿方法。通过平行磨削加工及补偿试验证明:在位补偿方法可以有效提高工件的加工精度。     

精密磨削加工的神经网络误差补偿技术

通过对磨削加工过程中的误差信息进行综合分析,运用人工神经网络的基本方法,建立了基于神经网络理论的精密磨削加工误差补偿模型,并从结构和算法方面进行了详细阐述。给出了对磨削加工进行实时误差补偿的硬件实现方法,并通过样本的合理选择及系统的学习过程提高了该误差补偿系统的补偿能力。     

精密磨削加工的神经网络误差补偿技术

通过对磨削加工过程中的误差信息进行综合分析,运用人工神经网络的基本方法,建立了基于神经网络理论的精密磨削加工误差补偿模型,并从结构和算法方面进行了详细阐述.给出了对磨削加工进行实时误差补偿的硬件实现方法,并通过样本的合理选择及系统的学习过程提高了该误差补偿系统的补偿能力.     

基于时间序列理论的误差预测补偿技术

分析了机械加工精度控制模型及传统的误差补偿方法的局限性,尝试把时间序列预测理论应用于数控加工系统,构成了一种新型的误差预测补偿方法。基本思想是直接用已加工出的零件型面误差统计数据建立误差预测模型,得到加工下一零件时各轴不同时刻位置补偿量的预测值,达到提高复杂型面数控加工精度的目的。     

可转位刀片刀尖圆弧磨削成形的误差分析及补偿技术

用于可转位刀片周边刃磨的机床、夹具、数控系统的工作性能等都会影响可转位刀片刀尖圆弧加工质量。通过分析机床伺服系统特性误差、进给轴换向间隙对刀尖圆弧轮廓形状和圆弧半径尺寸的影响,提出了一种在调整数控机床螺补后基于刀尖圆弧制造误差的加工指令再设计补偿新算法,经磨削试验验证了补偿算法的技术适用性。     

非球面检测误差分析和误差补偿策略研究

针对非球面工件检测中的系统误差情况，通过分析各参数对工件形状精度的影响，提出了建立系统误差的数学模型解决测量误差的方案。应用计算机软件技术、误差理论及数据处理技术，完成了测量及数据处理系统软件编制，得到了有效消除工件表面测量误差的方法。对现有非球面工件进行误差测量及补偿的结果表明：所提出的解决测量系统误差的思路可行。     

光学非球面检测平台误差补偿

根据光学非球面检测平台结构,建立了误差补偿数学模型.用激光干涉仪检测三轴定位误差和直线度误差,采用最小二乘法拟合出多项式系数,得到误差曲线,叠加后实现了误差补偿.测量出3个运动坐标轴两两之间的垂直度误差,采用坐标旋转完成误差补偿.利用机构误差的分析和检定技术,完成非实时误差的补偿.利用标准球做了对比试验.结果表明,经误差补偿后的非球面检测平台精度明显提高.