数控机床闭环进给系统的稳态误差研究

进给系统的稳态误差控制是保证数控机床平稳运行和加工合格产品的关键技术问题。通过建立闭环进给传动系统的数学模型,并结合时域分析法推导出稳态误差及影响因子,提出了减小闭环系统稳态误差的具体优化措施,提高了数控机床进给系统运动平稳性,有效地减少了定位误差。     

机床进给系统精度分析与控制研究

机床进给系统的精度对工件加工精度有很大的影响.以基于PMAC的数控进给系统试验台为例,建立其进给系统的数学模型,并通过系统的PID参数调整、前馈的应用以及螺距误差补偿等方法对进给系统的精度进行了分析和控制,有效地提高了系统的运动精度和位置精度.     

数控进给轴阿贝余弦误差辨识与补偿方法

为了减小数控进给轴运动过程中产生的阿贝误差和余弦误差等几何误差对位置测量精度的影响，提出了一种基于多路激光组合测量的误差辨识与补偿方法。利用三路激光干涉仪的空间坐标关系和实际测量值，映射出数控进给轴理想运动轴线上的虚拟测量值，以补偿阿贝误差，并建立了进给轴倾斜角度解算模型，进而补偿余弦误差，提高进给轴定位精度。为保证位置测量结果的可靠性，设计了环境参数补偿实验，在减小环境因素影响的前提下，验证了误差辨识与补偿方法的有效性。实验结果表明，该方法有效补偿了运动过程中的阿贝误差以及余弦误差，提高了数控进给轴的定位精度。     

旋压机横向进给电液伺服系统退让量分析

旋压机横向进给广泛采用电液伺服闭环控制,横向进给的退让量参数对旋压产品的质量有直接影响,是工艺人员最为关心的问题。以自动控制原理为理论基础,建立阀控非对称伺服油缸电液伺服系统的数学模型,采用MATLAB软件的Simulink模块作为工具对数学模型进行模拟仿真。以某三轮旋压机横向进给电液伺服系统为研究对象,分析斜坡信号在不同速度和不同负载时的退让量指标,同时进行工艺试验,将工艺试验退让量结果与模拟仿真结果进行对比分析,验证了模拟仿真的正确性,得到了旋压机横向进给电液伺服系统斜坡响应的稳态误差与进给速度的关系和阶跃响应的稳态误差与负载变化的关系。     

进给系统压缩及扭转刚度对冷辗环机进给误差的影响

介绍了D56G90型数控精密冷辗环机伺服进给系统的结构和工作原理;建立了进给系统轴向压缩刚度及扭转刚度的力学模型;分析了压缩刚度和扭转刚度对冷辗环机进给系统进给误差的影响;推导出其相应的刚度计算式以及进给系统总进给误差.对提高冷辗环件的成形精度以及控制系统的稳定性具有一定的指导意义.     

数控机床伺服进给系统不对中误差的研究

研究数控机床伺服进给系统编码器和连轴器安装不对中与机床控制精度的关联。分析不对中机制,建立不对中振动模型,探讨其对电机输出转矩以及机床伺服进给误差的影响。     

SC125大型CNC数控车床控制系统的改造

针对罗马尼亚SC125型数控立车主轴定位分度系统问题，提出了用西门子CNC控制交流伺服进给系统进行改造的方案，并进行了有关硬件和软件设计，完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造，使该立车具有七种工作模式，实现车削与铣削为一体的两种控制方式。通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。     

基于16位单片机控制的普通车床进给系统数控改造设计

提出了采用16位单片机数控系统,对普通车床进给系统进行经济型数控化改造的设计方案,设计和改造了车床的横向与纵向进给系统机械传动机构和自动换刀系统机构.进给系统和自动换刀系统由80C196单片机数控系统控制,根据进给系统设计参数,完成了普通车床进给系统经济型数控化改造的设计、校核与计算.模拟调试与实际运行表明,改造后的机床进给系统稳定性、准确性、快速性比以8位单片机为核心的经济型数控车床有较大改善,零件的加工质量和生产率都得到较大提高.     

一种用于数控机床进给系统的迭代学习轮廓控制器的设计

数控机床进给系统产生的轮廓误差对产品质量有着严重的影响。为了对轮廓误差进行补偿,设计一种迭代学习轮廓控制器,用以提高进给系统的轮廓跟随效果。对数控机床进给系统进行分析后,获取其跟踪误差以及轮廓误差的模型。在该模型的基础上,设计线性插值法和圆域插值法,用来计算轮廓误差的大小。接着对进给系统在s域的闭环传递函数进行分析,采用PID反馈补偿器,设计迭代学习轮廓控制器,利用该控制器对实际轮廓误差进行补偿。仿真结果显示：采用此方法跟踪期望轨迹时,产生的最大跟踪误差为657%,较PID方法减小了57%;在跟踪期望轮廓时,产生的最大轮廓误差为08 mm,较PID方法减小了07 mm。由此说明此方法对轮廓误差的补偿性能较好,能够对数控机床进给系统的轮廓跟随准确度进行较好的控制。     

SC125型数控立车主轴定位分度系统及电气驱动系统的改造

针对罗马尼亚ＳＣ１２５大型数控立车主轴定位分度系统问题,提出了用西门子ＣＮＣ交流伺服进给系统进行改造的方案,并进行了有关硬件和软件设计,完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造,使该立车具有七种工作模式,实现了车削与铣削为一体的两种控制方式,通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。     

五轴联动数控加工进给率规划方法

针对五轴联动数控加工中恒定机床进给率下加工刀尖点速度波动的问题,提出了同时考虑机床坐标系和工件坐标系下运动学性能约束的进给率规划方法.首先推导了机床坐标系和工件坐标系之间的运动学变换关系,然后综合考虑了机床各轴运动速度和加速度约束条件,以及刀尖点与工件相对运动速度与加速度约束条件,对各程序段中的机床进给速度进行规划.将该方法主要应用于后置处理,仿真结果表明,规划进给率后,加工时间比恒定进给速度下缩短了32.9%,加工速度更为平滑.     

基于内置传感器的数控机床动态加工误差测量方法

以HJ044双转台型五轴联动数控机床为例,以机床内置传感器信息和多体系统理论为基础,建立了刀具相对工件的运动学模型,提出了一种基于内置传感器信息的动态加工误差测量方法。该方法利用机床编码器或光栅尺等机床内置传感器信息获取机床各轴运动位移,并结合机床运动学模型,测量由机床的动态特性引起的加工误差。并通过实验表明该方法是一种简单有效的数控机床动态加工误差测量方法。     

GM(1,1)逐步优化建模方法及其在数控系统故障诊断中的应用

数控机床的数控系统的可靠性对数控机床质量起着非常重要的作用，但其故障信息是少信息的，如何对其故障做出合理的预测，具有重大的实践意义和理论价值。灰色系统理论是研究贫乏信息的科学理论，具有广泛的适应性。在GM（1，1）建模思想的基础上提出了一种逐步优化的建模方法。应用该模型对数控机床数控故障的预测进行了应用，效果令人满意，它为数控机床故障预测提供了科学而合理的新方法，值得推广使用。     

空心滚珠丝杠在数控机床伺服进给系统中的应用

针对数控机床主轴和伺服传动系统的热误差阻碍进一步提高机床定位精度的问题,对数控机床伺服进给系统的热变形作了深入研究。结果表明:螺母摩擦和轴承摩擦是滚珠丝杠伺服进给系统的主要热源,其摩擦热量与滚珠丝杠转速及轴向载荷几乎成正比;采用空心丝杠和空心螺母有效抑制了滚珠丝杠在高速进给时的热变形量,减小伺服进给系统的稳态误差。     

基于ADAMS的数控机床进给系统动力学仿真

为了分析机床进给系统在零件加工时对其精度影响,利用三维造型软件Solid Works建立数控机床进给系统的动力学模型;利用Ansys分别建立丝杠和工作台的有限元模型,将模型导入Adams,对数控机床进给系统进行振动仿真。结果表明:固定转速下,工作台在不同位置的振幅不同,改变转速其规律相近;在不同转速下,速度越大,工作台振幅越大,并呈线性关系。     

数控机床进给运动对加工精度的影响

数控机床进给运动的精度对零件的加工精度有极大的影响。本文通过分析数控机床机械传动部件的特性,得出数控机床进给系统低速爬行的原因,并提出提高数控机床低速进给运动的平稳性和运动精度的措施。     

数控落地铣镗床进给伺服系统的建模与仿真

基于机械动力学理论和方法,建立了TK6915型数控落地铣镗机床进给传动系统的动力学模型;采用MATLAB软件对模型进行系统仿真,获得反映系统性能变化的仿真结果,上述结果为改善和优化数控落地铣镗机床进给伺服系统的设计提供了理论和试验基础.     

数控机床五轴变换系统设计与研究

为实现数控机床五轴联动加工,基于国内蓝天系列数控系统提出了控制系统结构的改进方法。数控系统分为任务层和运动层,五轴变换单元集成在运动层。在对五轴机床进行分类并分析其几何信息的基础上,设计了机床的五轴运动库。以CA摆头机床为例,推导了其正向和反向运动变换。基于改进系统及五轴运动库,设计并分析了机床旋转刀具中心控制和三维半径补偿端铣。改进系统具有较好的可移植性,可在数控加工中直接执行刀具位置和方向指令。     

数控机床进给系统静动态特性分析

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。     

Feed speed scheduling method for parts with rapidly varied geometric feature based on drive constraint of NC machine tool

As the existence of rapidly varied geometric feature and during the NC manufacturing process of this kind of parts, the actual moving speed of the workbench of the NC machine tool cannot reach the feed speed set in the NC program timely due to the drive constraint of NC machine tool. Furthermore, the machine tool would vibrate violently with the drive constraint when employing the constant machining parameter to process the parts with rapidly varied geometric feature, which seriously restricts the improvement of processing this kind of parts with high quality and high efficiency. In order to manufacture such parts with high quality and high efficiency, a sub-regional processing method with variable machining parameters is proposed. Firstly, the generation mechanism of the machining error is studied, and its mathematical model is built. Then the change rule of the machining error influenced by the curvature and the NC programmed feed speed is found out. Finally, taking the drive constraint and the machining error requirement into account, the relationship between the programmed feed speed and the curvature is established, and the corresponding programmed feed speeds to different curvatures are obtained. Taking the NC machining of the edge line of spiral microstrip antenna, which is an equiangular spiral, for example, the experiment results show that compared with the machining result with constant machining parameter, the maximum machining error of the sub-regional processing method with variable machining parameters decreases by 35.51% and the average value of the machining error decreases by 46.65%. For another example, the clover rose line is machined and the processing quality is also improved. This study proves that the method distributing the programmed feed speeds based on the curvature variation can improve the machining precision and ensure processing efficiency, and provides an effective method to manufacture parts with rapidly varied geometric feature.