机床工作台精度测试的球杆仪空间PPSPS机构方法

提出了球杆仪测试机床两轴工作台精度的机构学分析方法。建立了球杆仪测试机床两轴工作台精度的空间PPSPS五杆机构模型,包括球杆仪的两个球副(S)和一个移动副(P)以及机床工作台的两个移动副(P);给出了基于机构模型的比例不匹配、不垂直度、反向越冲和反向间隙的误差辨识方法。实验结果表明,PPSPS机构模型可以一次辨识出球杆仪安装位置误差、机床移动副的方向偏差和移动副的误差运动,提高了测试效率; PPSPS机构法不作平面假设,测试结果与安装位置无关。     

基于指数积理论的三轴机床几何误差辨识方法

为解决三轴机床在球杆仪误差敏感方向上直线度误差缺项建模与误差辨识精度问题,以三轴数控机床为研究对象,根据指数积理论与三轴数控机床运动链,结合混阶切比雪夫多项式预拟合模型,构建综合误差系数模型。在双正交轴检测实验基础上,对综合误差系数模型进行Moore-Penrose逆矩阵求解,使得18项误差能够在球杆仪误差敏感方向上得到全部辨识,无需在非运动轴向进行解耦,提高辨识精度和效率。在某三轴数控机床上进行双正交轴检测实验和NC代码补偿实验,补偿后XY、XZ、YZ双正交轴实验综合误差分别减少82.02%、91.63%、70.6%,验证了所提方法的有效性。对改进前后的切比雪夫多项式预拟合模型进行残差对比,结果表明混阶切比雪夫多项式预拟合模型精度更高。     

数控机床旋转轴几何误差测量与辨识研究

辨识机床旋转轴的几何误差是提高机床加工性能的关键。然而在测量过程中,摆放误差对测量结果的影响不可避免。过多的拆卸与摆放不同的位置进行误差测量会导致较多的摆放误差引入到测量结果致使辨识的误差结果不精确。为了减少上述的影响,基于多体系统理论通过球杆仪测量方程提出一种测量方法,该方法仅仅通过球杆仪两个位置的移动测量便可辨识旋转轴与位置有关的6项几何误差,降低了由于过多拆卸和摆放球杆仪造成摆放误差对测量结果的影响。最后以RTTTR型五轴机床为例,通过MATLAB程序仿真验证了该方法的可行性。程序仿真表明,该方法在精密机床旋转轴几何误差测量的精度检测中具有一定的应用前景。     

5轴数控机床空间误差模型及辨识方法研究

对于5轴数控机床而言,多轴插补存在着大量的耦合现象,对于空间误差主要存在着进给轴直线误差与旋转轴旋转误差。依据原有的辨识方法,大多改变球杆仪安装高度与球杆仪长度方法,该方法容易在调整过程中加入干扰误差,导致求解结果不准确。文章提出了一种改变球杆仪工作空间轨迹的方法,并依据此方法进行空间误差建模工作。在使用球杆仪的基础上,结合激光干涉仪,可同时进行两个坐标系共12项误差元素的辨识,经试验结果验证,可求得刀具坐标系与工作台坐标系旋转误差元素精确解。     

基于球杆仪的数控加工中心几何精度解析

论述了数控加工中心几何精度的球杆仪识别技术,分析了数控加工中心的周期误差、垂直度误差和直线度误差,根据球杆仪测量图形,分析误差生成原因,提出了消除数控加工中心几何误差的方法。     

五轴加工中心RTCP误差检测及补偿方法

RTCP是五轴加工中心提供的空间五轴联动加工零件的一种先进功能,维护RTCP精度对提高机床加工精度有重要意义。针对机床不具备球杆仪等专用测量装置情况下,探索一种简单可行的RTCP误差检测与补偿的问题,改进了机床制造商提供的经验计算公式,对比了改进后与改进前机床的精度数据,说明了改进可行性。     

基于球杆仪检测VDL1000加工中心精度及修复的研究

基于QC20-W无线球杆仪的误差检测理论,对VDL1000加工中心工作台上的3个不同位置实施精度检测与分析,通过数据采集与分析并寻找出了影响该机床精度的主要因素,分析了这些误差产生的原因以及对机械零件加工精度的主要影响,并提出了相应的解决措施,进行精度修复。     

数控机床圆精度及补偿技术研究

数控机床误差的检测对于提高加工精度具有重要意义。对现有检测方法进行分析后,采用一种基于Renishaw QC20-W球杆仪的圆轨迹测量方法,获得加工中心误差信息,使用激光干涉仪通过数控系统对其进行误差补偿,提高机床动态性能。     

AOCMT机床旋转轴几何误差辨识方法的研究

以AOCMT型五轴超精密加工机床为例,运用球杆仪对其旋转轴C轴进行测量,测量时采用机床两个平动轴和一个旋转轴同时运动,测量方式分轴向,径向,切向三种。以多体系统运动学理论为基础,运用齐次坐标变换矩阵建立机床旋转轴几何误差模型,并提出一种误差辨识方法。该方法利用误差模型推导出各项误差与球杆仪轨迹偏心率关系的数学表达式,设计进行不同位置,不同高度的测量,以此可以将与位置点无关的静态误差和与位置点相关的动态误差同时分离出来,准确高效。     

BF-850B立式高速数控机床精度检测及误差补偿研究

机床在加工的过程中会因为物理变形和热变形,使得加工零件的精度难以保证,因此必须对运动中的影响机床精度的误差源进行误差分析及实时补偿。利用激光干涉仪和球杆仪对数控机床定位精度进行检测,并建立了关于机床变形的检测数据的数学模型,确定了定位误差补偿方法,同时以具体的数控机床为例进行了定位精度检测与误差补偿,最后对补偿效果进行了分析。结果表明：该定位误差检测及补偿方法具有可行性与实用性,使数控机床的定位精度得到了显著的提高。     

球杆仪检测数控机床圆度误差的分析

利用球杆仪检测数控铣床的圆度误差,分析得出铣削零件放置在工作台上不同的位置圆度误差也不同的结论,为机床操作者提高工作效率和零件加工精度提供了实践经验,也为从事数控机床维护维修人员提供了维修参考依据。     

基于敏感度分析的机床关键几何误差元素辨识与评定

为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,以PCV-620立式加工中心为研究对象,采用多体系统理论建立机床空间误差模型,从而得到机床几何误差元素与机床精度之间的关联函数。对空间误差模型进行灵敏度分析,获得机床各运动方向的局部灵敏度系数,完成机床关键几何误差元素的初步辨识。以局部灵敏度系数为基础,提出一种与局部灵敏度系数和工作空间中任意位置处的几何误差元素值相关的全局灵敏度系数计算方法,将其作为机床关键几何误差元素的辨识和评定标准,分析得到PCV-620立式加工中心的关键几何误差元素包含3项定位误差、3项垂直度误差和5项直线度误差。     

提高轮廓加工误差联机检测精度的研究

在数控机床或加工中心上采用联机检测轮廓加工误差的方法，不用价格昂贵的坐标测量机，具有简单、省时、经济的特点。文章分析了数控机床或加工中心的直线运动误差对联机检测轮廓加工误差精度的影响，并测量出了加工中心的几何运动误差，提出了消除机床几何运动误差影响，提高轮廓加工误差联机检测精度的方法。实验结果表明，所采用的方法可以明显提高轮廓加工误差联机检测精度。     

高精度形状位置误差检测中心的设计

简要阐明了我国机械制造企业使用的形状位置误差检测设备的的现状和开发高精度形状位置误差检测中心的市场依据，介绍了形状位置误差检测中心的构成，包括总体配王、数据自动采集接口和机械构造与功能实现，提出了形状位置误差数据采集与处理和机构误差补偿的实现方法。     

Accuracy evaluation of machine tools by modeling spherical deviation based on double ball-bar measurements

In this study, the accuracy of a machine tool was evaluated by modeling the spherical deviation based on double ball-bar measurements under unloaded conditions. Circular measurement paths on the XY-, YZ-, and ZX-planes were planned, and three linear axis drives were commanded to follow the paths describing a nominal sphere. The spherical deviation, defined as the maximum radial range of deviations around a least-squares sphere, is affected by the accuracies of the three linear axes together. Therefore, the spherical deviation represents the accuracy of machine tools by quantifying the effect of the accuracies of three linear axes, whereas the circular deviation only quantifies the accuracies of two linear axes among the three linear axes. In this experimental study, spherical deviations of vertical/horizontal machine tools were measured and analyzed under various nominal lengths of a double ball-bar for various feed rates. The measurement uncertainty of the measured spherical deviation was investigated to determine the confidence interval.     

基于粗集方法的机床热补偿误差的温度测点优化

机床热误差是影响机床加工精度稳定性的最大误差源,因此减小热误差对提高机床的加工精度至关重要。采用粗集理论对机床热变形建模及补偿技术中温度测点的选择进行优化,以HMC800A立式三轴加工中心温度测点的选择为例进行研究,结果表明该方法能有效地减少温度测点数量,既可以保证模型的精度,又可节省工作量。     

Measurement methods for the position errors of a multi-axis machine. Part 1: principles and sensitivity analysis

Accurate measurement of errors is an essential part of error compensation. By using telescoping ball-bars, two measurement methods, characterized by low cost, simplicity of setup, and quick measurements are developed to directly identify the total position errors at the tip of the tool of a multi-axis machine tool without the use of an error model. The first method uses the well known triangulation principle that requires three reference points. The second, referred to as the single socket method, utilizes a single reference point, offering thereby a higher degree of dexterity and flexibility. In addition, sensitivity analysis is used to investigate the accuracy of the two methods with respect to two error factors: errors of the ball-bar system, and location errors of the reference point.     

Measurement methods for the position errors of a multi-axis machine. Part 2: applications and experimental results

To increase the practicality of the two measurement methods introduced in Part 1, procedures for obtaining well distributed measurements are proposed and supported by programs which aid the choice of the lengths of the ball-bar and the determination of the disposition of the magnetic sockets. In addition, the results of experiments conducted for the determination of the position errors of a CNC machining center, to verify the two proposed ball-bar measurement methods (triangulation and single socket method), are discussed.     

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。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。