高精密数控机床的非线性误差分析、控制及补偿

误差控制及补偿是提高数控机床精度的重要手段,因此误差模型的建立与分析显得至关重要.本文详细阐述了数控机床几何误差、热误差、切削力误差和控制误差的基本概念、起因、建模及参数辨识,综述了误差研究现状,并对今后的研究方向进行了展望.对减小误差的控制策略和误差综合软件补偿两个方面进行了探讨.为提高数控机床的加工精度提出了可行的思路.     

6UPS并联机构杆长误差标定及其对动平台运动的影响分析

分析了不同误差对并联机构的影响,尤其是杆长误差对动平台姿态误差的影响.建立了采用并联机构运动学反解模型的矢量法误差求解模型;针对6UPS并联刀具机构的结构特点,使用支链分析方法,对由杆长误差引起的动平台误差变化趋势及变化的敏感性方向进行了分析.使用激光干涉仪完成了误差测量实验,使用多组姿态数据的不同组合进行误差计算,获得了优化的杆长误差数据.完成了杆长误差对动平台误差变化影响的数值分析与矢量合成两种方法的验证.     

数控伺服系统跟踪及轮廓误差分析

分析了数控加工中伺服系统跟踪误差和轮廓误差的计算方法,详细讨论了双轴数控加工中轴跟踪误差和轮廓误差之间的关系。指出了多轴加工中轮廓误差建模和误差控制方法的理论意义和应用价值。     

基于旋量理论的打磨机器人位置精度分析

为建立各误差源与打磨机器人的末端位置误差的对应关系,在基于旋量理论建立了打磨机器人的运动学模型的同时,对可能产生的主要误差源进行了分析,通过误差源之间的几何关系建立误差旋量,从而得到静态误差模型;分析了各单项误差对机器人末端执行器位置误差的影响及各误差源对末端位置误差的显著性影响,为机器人精度优化方案的提出提供可靠的分析参考。分析结果表明:结构误差及传动误差是机器人静态位置精度的主要影响因素,其中结构误差为稳态误差,可以通过精度设计减小或补偿,传动误差需要通过后期的标定来解决。     

激光干涉测量中的误差分析与补偿

介绍了双频激光干涉仪的测量原理,从安装和测量等方面深入分析了激光干涉测量所固有的系统误差、阿贝误差及余弦误差、环境误差及延时误差,讨论了各种误差对测量结果的影响,并给出了相应的误差补偿方法。     

双转台五轴数控机床的综合误差建模与补偿研究

研究五轴数控机床的综合误差建模与补偿方法.系统地分析了机床几何误差与热误差,并提出了其新的分类方法和一种直观形象的杆、副误差矩阵描述方法,根据这种误差描述方法建立了五轴数控机床的综合误差模型,最后根据矩阵微分法建立了机床综合误差补偿模型.     

能够进行热误差补偿的加工中心在线检测软件的研究

研究了加工中心在线检测软件误差补偿技术，基于Windows平台开发了误差补偿软件，并对软件开发中的关键技术：建立检测系统的几何误差与热误差综合模型，测头误差处理技术进行了研究。可以同时对测头误差、机床几何误差与热误差进行补偿，有效地提高了在线检测精度。软件系统在MAKINO立式加工中心上进行了实验验证。     

3PRS并联机器人位姿误差规律研究

介绍了3PRS并联机器人的模型、位姿误差计算方法,对位姿误差与结构误差、驱动误差的关系进行了分析.研究结果表明:各误差源对位姿误差的作用相互独立;在给定的任意位置,机器人位姿误差与结构误差、驱动误差有强的线性关系;各误差源引起的位姿误差大小在整个工作空间的分布可以以驱动参数为变元,用相对简单的三元二次函数近似表达.     

非球面数控磨床的误差建模与补偿研究

以实验室自主研发的非球面数控磨床为研究对象,系统分析了该磨床几何误差元素,基于齐次变换原理和多体系统理论,建立了该磨床包含所有几何误差源的综合误差模型。基于双频激光干涉测量仪,应用9线误差辨识法和回转误差辨识法建立了以磨床单项误差为变量的组合方程,并求取了磨床的各误差分量。针对非球面数控磨床定位误差的特性,提出了增量式误差补偿原理。研究表明:该误差建模及补偿原理可以有效地提升非球面数控磨床的定位精度。     

三轴再制造机床空间几何误差建模与辨识研究

运用多体系统运动学理论建立了三轴再制造机床的空间几何误差模型.根据通用的机床精度检测原理,将再制造零部件的检测精度分离到基本几何误差上,实现了线位移误差、角位移误差、垂直度误差等基本几何误差的辨识.仿真试验结果表明该误差模型和误差辨识方法有效可行.     

非球面垂直磨削法的砂轮误差分析与实验研究

针对垂直磨削法中砂轮误差对超精密磨削非球面加工质量的影响,通过对多种砂轮误差的逐一理论分析,阐述了各种砂轮误差对非球面磨削加工质量的影响状况,并对部分砂轮误差进行校正和补偿,以提高磨削加工质量。最后,通过非球面磨削加工实验验证了砂轮误差补偿的正确性。该研究为非球面超精密磨削加工中砂轮误差的补偿提供技术参考。      

Adjustment of CNC machine tool controller setting values by an experimental method

This paper presents an adjustment technique on controller setting values in CNC machine tools by measurement of servo induced feed drive errors. At high feed rate operations of CNC machine tools, servo induced errors are usually dominant and large compared with geometric errors. For measurement of the servo induced errors, an experimental equipment which incorporates two linear displacement sensors and a steel cube was developed, and servo feed drive errors were evaluated along a square corner test path. Based on evaluations of servo feed drive errors with different combination of parameters in machine control system, optimum setting parameters were found. The measuring equipment and optimisation method are described.     

Fast calibration and modeling of thermally-induced machine tool errors in real machining

Calibration and modeling of thermally induced errors is a critical part of enhancing machine accuracy by software error compensation. In most applications, parametric thermal errors of a machine tool are calibrated and modeled individually by air-cutting experiments. Calibrating thermal errors individually is time-consuming and may neglect thermal interaction among thermal sources. The accuracy of the air-cutting model in real machining is also questionable. In this report, thermal errors of multiple machine axes in real cutting were calibrated simultaneously by a quick set-up measurement system consisting of on-machine probes and artifacts. Characteristics of thermal errors in real cutting under different cutting conditions, cutting paths and workpiece materials were investigated. It was found that thermal errors in real machining were distinct from those in air cutting.     

铸件三维有限差分网格连通性自动检测

介绍了有限差分网格剖分中存在的误差，误差和剖分精度有关，由误差带来的型腔不连通，会使模拟失败或得到错误的结果；对由该误差引起的型腔连通性进行了探讨。通过对连通区域进行递归算法提出了对剖分后型腔连通性进行检测的方法。     

一种新型激光测量仪在X-Y工作台定位误差动态测量和补偿中的应用

论述新型激光测量仪OFV-5000的测量原理和方法,分析X-Y工作台定位误差的构成,指出滚珠丝杠的螺距误差是影响工作台定位精度的主要因素,结合实验室的具体情况设计了一种X-Y工作台定位误差的动态测量方法。在分析定位误差的基础上,提出采用前馈补偿方法减小定位误差,并通过实验证明前馈补偿对提高系统定位精度非常有效。     

高频超声波在氧化皮中传播性能标定

对高频超声小在12Cr2MoWVTiB(G102钢）和12Cr1MoV钢钢管运行所产生氧化皮中的传播速度进行了定量标定，并对标定误差进行了统计计算，结果表明，12Cr1MoV钢氧化皮测厚标定点最大偶然误差值为0．050mm,G102钢为0．030mm，并指明了误差来源。     

精密卧式加工中心空间误差的建模、测量与补偿技术

采用空间误差补偿技术,可有效提高数控机床的空间定位精度。以一台精密卧式加工中心为对象,系统阐述其几何误差补偿中的关键问题及解决方案。通过三维误差建模与分析,得到该机床的21项几何误差中有17项需要测量和补偿,另外4项误差对机床定位精度的影响甚微。以此为依据,设计误差测量及补偿方案,并给出误差的具体测量方法和补偿结果。结果表明:经过一次系统地误差测量与补偿,精密卧式加工中心的空间定位精度可以提高50%～70%;合理规划和实施空间误差测量,可大幅提高测量效率。     

数控车床几何误差建模与应用

以多体系统理论为基础结合齐次坐标变换原理,以i5T5.2型数控车床为例,分析其组成部件及拓扑结构,通过Matlab软件编写程序建立了该型车床的几何误差模型。通过计算机快速准确地对误差模型进行分析,并将分析结果以统计图的形式显示,便于发现误差分布规律及误差作用规律。通过机床实际加工棒料测得加工误差并与机床误差建模分析结果对比,较好地验证了模型的正确性。在后续实际加工中应用误差建模分析数据进行误差补偿,有效地提高了该型机床的加工精度。     

数控加工中误差的来源及解决方法

对数控加工中存在的误差进行了多方面的分析，并根据不同的误差来源提出了有效的解决方法，提高了零件的加工质量。