机床热变形误差及其误差补偿技术

采用误差补偿技术是提高机床加工精度的一个重要发展趋势，文中对机床的热变形误差状况和误差补偿技术进行了讨论。对误差补偿技术的研究和应用现状、关键技术、应用过程中存在的问题以及将来的发展趋势作了详细的分析和介绍。     

机床热误差补偿技术的研究与发展

本文重点介绍了国内外机床热误差补偿技术的研究历史与现状，并对不同的补偿策略进行了分析，提出了进行“专家－模糊闭环补偿”的技术方案。     

基于外部机床坐标系偏移的热误差实时补偿

基于数控系统的外部机床坐标系偏移功能，通过修改数控系统中的PLC程序，将数控机床的热变形误差，即工件与刀具间的相对热运动值读入数控系统，利用外部机床坐标系的偏移而实现热误差的实时补偿，开发研制了高精度、低成本、满足实际要求的热误差实时补偿系统。经实际生产应用，机床的加工精度得到了大幅度提高。     

提高精密凸轮磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密凸轮加工中存在的精度问题，推导出凸轮磨削中的理想砂轮中心包络线的求解方程，进而将基于多体系统理论的误差补偿技术与凸轮加工设计方法相结合，研究了理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法、精密数控指令和逆变凸轮廓型的求解算法，在此基础上，开发出凸轮精密磨削过程的误差补偿与动态仿真分析软件。实验表明，运用该软件生成的精密数控指令以及逆变凸轮廓型，可直接保证凸轮廓型的加工精度，提高凸轮生产效率50％以上。     

机床几何误差和运动误差及其误差补偿技术

文中对机床的几何和运动误差状况和误差补偿技术进行了讨论。对几何和运动误差补偿技术的研究和应用现状、关键技术、应用过程中存在的问题以及将来的发展趋势作了详细的分析和介绍。指出采用误差补偿技术是提高机床加工精度的一个重要发展趋势。     

数控机床误差补偿技术及热误差补偿技术

热变形误差是影响机床定位精度的重要因素之一,文章在分析我体系统基本变换的基础上,建立了计及几何误差,载荷误差和热变形误差的机床不空间综合误差计算模型。对ＸＨＦＡ２４２０加工中心的丝杠和滑枕系统的热变形误差进行了和补偿,实验结果表明热误差补偿量达６５％以上。     

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。     

数控机床误差补偿技术及应用热误差补偿技术

热变形误差是影响机床定位精度的重要因素之一。文章在分析多体系统基本变换的基础上,建立了计及几何误差,载荷误差和热变形误差的机床空间综合误差计算模型。对ＸＨＦＡ２４２０加工中心的丝杠和滑枕系统的热变形误差进行了计算和补偿,实验结果表明热误差补偿量达６５％以上。     

浅析精密数控电火花成形机床的误差补偿技术

通过对机床结构形式、运动过程中基础件的变形、传动系统结构形式产生误差的分析,提出了提高数控电火花成形机床制造精度与精度保持技术的方法,同时给出了降低机床动态精度误差的几点措施。     

Temperature variable optimization for precision machine tool thermal error compensation on optimal threshold

Machine tool thermal error is an important reason for poor machining accuracy.Thermal error compensation is a primary technology in accuracy control.To build thermal error model,temperature variables are needed to be divided into several groups on an appropriate threshold.Currently,group threshold value is mainly determined by researchers experience.Few studies focus on group threshold in temperature variable grouping.Since the threshold is important in error compensation,this paper arms to find out an optimal threshold to realize temperature variable optimization in thermal error modeling.Firstly,correlation coefficient is used to express membership grade of temperature variables,and the theory of fuzzy transitive closure is applied to obtain relational matrix of temperature variables.Concepts as compact degree and separable degree are introduced.Then evaluation model of temperature variable clustering is built.The optimal threshold and the best temperature variable clustering can be obtained by setting the maximum value of evaluation model as the objective.Finally,correlation coefficients between temperature variables and thermal error are calculated in order to find out optimum temperature variables for thermal error modeling.An experiment is conducted on a precise horizontal machining center.In experiment,three displacement sensors are used to measure spindle thermal error and twenty-nine temperature sensors are utilized to detect the machining center temperature.Experimental result shows that the new method of temperature variable optimization on optimal threshold successfully worked out a best threshold value interval and chose seven temperature variables from twenty-nine temperature measuring points.The model residual of z direction is within 3 m.Obviously,the proposed new variable optimization method has simple computing process and good modeling accuracy,which is quite fit for thermal error compensation.     

光学自由曲面研抛机床的综合误差建模与补偿

为提高光学自由曲面的加工精度,本文基于多体系统理论建立了五轴数控研抛机床综合误差模型。采用直接测量方式对各轴的移动误差和转角误差进行重复测量与分析,发现不同进给速度和测量间距对移动误差和转角误差没有显著影响。把误差数据代入综合误差模型中,得出研抛机床综合误差在x轴、y轴和z轴轴向上的移动误差和转角误差分量的变化规律,进而获知线性位移误差是影响综合误差最主要的因素。依据综合误差模型进行补偿实验,补偿后x轴、y轴和z轴的线性位移误差分别下降88%、89%和84%,补偿效果显著。实验结果证明本文所提出的综合误差建模及补偿方法具有较高的精度和较好的鲁棒性。     

数控机床的几何误差及其研究

从数控机床误差分类、几何误差模型建立和几何误差参数辩识常用的方法论述数控机床几何误差的研究。     

大型数控龙门铣床几何误差补偿方法研究

针对大型数控龙门铣床几何误差的问题,建立了大型数控龙门铣床的几何误差模型,分析了大型数控龙门铣床的几何误差源;利用API(T3)激光跟踪仪高精度大尺寸的测量特点及数据处理能力,提出了X、Y、Z轴线位移误差、角位移误差及各轴间垂直度误差的辨识算法,通过激光测量与计算准确地辨识了大型数控龙门铣床的几何误差;建立了大型数控龙门铣床加工空间几何误差数学模型,采用基于对象的事件驱动机制的程序设计语言Visual Basic开发了几何误差补偿软件,实现了几何误差补偿;现场检测了大型数控龙门铣床空行程平面运动轨迹及工件的平面度。研究结果表明,该方法使平面加工精度提高了50.77%,并验证了几何误差模型的正确性及几何误差补偿方法的有效性。     

A general methodology for machine tool accuracy enhancement by error compensation

A general methodology for increasing the accuracy of machine tools by compensating for the inherent systematic errors is described. This methodology in     

基于在线最小二乘支持向量机的数控机床热误差建模与补偿

为消除数控机床热误差对加工精度的影响,提出了基于在线最小二乘支持向量机的数控机床热误差建模方法。为构建机床热误差模型,进行了建模实验,采用智能温度传感器与激光位移传感器分别测量机床温度值与主轴热变形量。将获得的数据进行在线最小二乘支持向量机建模训练,构建机床热误差模型。在根据模型得出误差预测值的同时,可以不断根据在线输入的新数据修正热误差模型本身,运算时间短,适用于在线建模。实验结果表明,基于在线最小二乘支持向量机的数控机床热误差建模方法具有精度高、鲁棒性强和计算时间短的特点。在此基础上,根据在线模型进行热误差补差,可有效消除机床热误差影响,提高数控机床的加工精度。     

基于动态反馈神经网络模型的数控机床热误差实时预报补偿

分析了数控机床热误差对制造加工精度的影响及影响数控机床热误差的关键因素,对采用神经网络模型预报数控机床热误差进行了深入分析,提出了具有反馈输入环节的动态神经网络模型.讨论了建立模型的关键技术问题,并对基于该模型的数控机床热误差的智能预报进行了计算机仿真分析.     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。     

考虑热误差的双转台机床工艺误差谱预测方法

五轴数控机床的几何误差和热误差是影响工件加工精度的两个重要因素,对这些误差因素进行分析可以有效提高薄壁件工件的加工精度。本文首先基于齐次坐标变换法,建立了双转台五轴数控机床的旋转轴几何误差模型;然后基于对标准球进行在机接触测量,辩识得出两旋转轴的12项几何误差,这些误差考虑了两旋转轴之间的相互影响和其热误差的影响;最后分析五轴数控机床加工空间的几何误差场,在该加工空间内几何误差从中心到外侧逐渐增加,当A轴旋转角度增加时,误差的最大值也随之增加。与其它位置误差辨识方法相比,本方法的测量精度符合加工要求,测量时间只需要30 min。     

基于贝叶斯神经网络的机床热误差建模

热误差严重影响着机床的加工精度,对机床关键部件进行热特性分析是开发精密机床的重要环节。通过测量包括数控机床的特殊位置温度和定位误差在内的热特性,研究了温升与定位误差之间的关系,提出了一种基于贝叶斯神经网络的热误差建模方法。通过K-means聚类和相关系数法来选择温度敏感点,可以有效地抑制温度测量点之间的多重共线性问题。结果表明:通过使用贝叶斯神经网络能提高机床88.015 9%的精度,比BP神经网络高出15.763 8%,与BP神经网络模型相比,贝叶斯神经网络具有更加优良预测性能。贝叶斯神经网络模型为降低机床热误差的影响提供了新思路。