基于支持向量回归机的精密数控平台热误差建模与补偿研究

为了提高数控机床的加工精度,文章以精密四轴数控平台为研究对象,采用PT100、激光干涉仪等仪器对X、Z轴的温度、定位误差进行测量与分析,研究精密四轴数控平台定位误差与温度之间的变化规律。运用支持向量回归机建立X、Z轴的热误差模型,利用网格搜索法对支持向量回归机热误差模型进行参数寻优,确定惩罚参数c和核函数参数g的最优参数值。在热平衡状态下,根据BP神经网络、支持向量回归机热误差模型分别计算出X、Z轴定位误差的预测值与测量值对比曲线,对比曲线和数据分析表明支持向量回归机的预测精度较高,其X、Z轴拟合偏差带宽均不超过0.6μm。依据支持向量回归机热误差模型的预测数据进行补偿实验,数控平台X轴的定位误差降低了89.55%,Z轴定位误差降低了85.67%。实验结果证明支持向量回归机建模方法具有较高的预测精度、泛化能力、补偿精度和鲁棒性。     

多轴机床综合误差补偿策略研究

建立精确的误差模型,并对机床进行误差补偿是提高机床加工精度的有效方法。文章以自主研发的五轴机床为研究对象,测量在不同温度状态下导轨的定位误差,通过分析实测数据,得到机床误差分布规律和影响定位误差的关键因素。根据几何误差与热误差的不同特性进行误差分离,分别建立几何和热误差数学模型,最后叠加得到综合误差数学模型。根据综合误差模型,提出机床误差补偿策略,为多轴数控机床实施误差补偿提供基础。     

基于最小二乘支持向量机的精密数控机床热误差建模与补偿研究

为了减小热误差对数控机床加工精度的影响,以自主研制的五轴精密数控机床为研究对象,得出定位误差与温度之间的变化规律。运用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立Y轴的热误差模型,并对LS-SVM模型进行参数寻优。根据LS-SVM模型计算出移动轴热平衡状态下定位误差的预测值与测量值对比曲线,通过分析发现LS-SVM热误差模型性能较好,其拟合偏差带宽较窄,均方差较小。依据LS-SVM模型进行定位误差补偿实验,误差降低了87. 3%。实验结果证明最小二乘支持向量机建模方法具有较高的预测精度、补偿精度。     

数控车床热误差建模与补偿研究

数控机床热变形引起的误差通常占到总体误差的40%~70%。以某公司生产的某型卧式数控车床为研究对象,检测主轴热误差和X进给轴热误差,基于最小二乘法对该机床主轴X、Y、Z向和X进给轴分别建立热误差模型。考虑到实测环境温度相对参考温度20℃时滚珠丝杠伸长的因素,对主轴热误差实测值进行了修正。根据主轴X向修正后的热误差模型和X进给轴热误差模型建立了X轴综合热误差模型,并采用西门子840D系统进行了热误差补偿试验,热误差降低了54.5%,CP值由1.34提升至1.88,证明此该建模与补偿方法有效、可行。     

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.     

基于自然指数模型的机床定位误差建模与实时补偿

为提高数控机床的运动性能和加工精度,提出了基于自然指数模型的机床定位误差建模方法.通过分析在不同温度条件下的定位误差变化规律,将定位误差分为几何误差和热误差两个部分,其中,几何误差部分可以采用多项式模型进行拟合,而对于热误差部分,则建立其与环境温度、机床关键构件温度之间的自然指数模型,从而描述了热误差和温度场之间的非线性变化规律.通过与传统的多元线性回归模型进行试验结果对比表明:基于自然指数模型的定位误差建模方法在任何温度条件下均可获得较高的预测精度,经过误差补偿,可以大幅提高机床精度.     

精密研抛数控机床几何误差与热误差复合建模及其补偿研究

为了提高精密研抛数控机床的加工精度,对研抛数控机床的几何误差与热误差进行了研究与分析,发现随着机床相关部件温度的不断升高直至热稳态,机床的定位误差也不断增加到稳态值,验证了几何误差和热误差是精密及超精密加工误差的主要来源。综合考虑了机床复合误差的不同特点并进行误差分离,提出了基于牛顿插值算法和最小二乘法的几何与热复合误差建模方法,依据复合误差模型进行补偿实验,补偿后机床冷态下定位误差值从3.5μm降至1.2μm,误差降低了65.7%,热稳态后定位误差值从12.2μm降至1.9μm,误差降低了84.4%,实验结果证明复合误差模型计算简单、预测精度高、具有较好的鲁棒性,为提高机床的加工精度提供了理论与实践依据。     

精密加工中心直线轴复合误差建模研究北大核心

为提高精密机床加工精度,针对直线轴几何误差与热误差两类重要误差项进行分析,并提出一种复合定位误差建模方法。首先对两端固定式丝杠进给系统的热误差机制进行分析,建立正弦函数误差表达式,利用有限元法提取丝杠表面温度并作为输入量代入到热误差模型中。利用切比雪夫多项式建立静态几何误差预测模型。将两模型叠加,得到复合定位误差模型。对精密加工中心直线轴进行检测实验,实验值与预测模型对比后发现预测精度达到85%以上,验证了复合误差模型具有较高的预测精度,为直线轴定位误差补偿提供了参考。     

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.     

用于超精密抛光机床的Spline+GLS定位误差补偿模型北大核心

针对三次样条插值定位误差补偿模型难达到超精密抛光机床大行程轴(1470 mm)的定位误差补偿精度要求问题,提出Spline+GLS定位误差补偿模型。首先,使用XL-80激光干涉仪测量超精密抛光机床直线电机轴的定位误差,建立三次样条插值定位误差补偿模型进行初补偿;然后,对补偿后的定位误差再次测量并建立最小二乘拟合定位误差补偿模型;最后,将两种定位误差补偿模型相连构成Spline+GLS定位误差补偿模型。在超精密抛光机床上进行补偿实验,结果表明,Spline+GLS定位误差补偿模型补偿后的最大定位偏差值较三次样条插值定位误差补偿模型下降约61.62%,且定位误差由86.12μm降低到0.5μm,满足超精密抛光机床的定位精度需求。     

加工过程中各类误差项对圆柱零件的影响研究

车削加工中,分析了影响被加工零件的误差源,然后利用齐次坐标变换原理建立各种原始制造误差的数学模型,利用差分法计算被加工零件受力变形引起的加工误差,得出车削过程中各项误差对被加工圆柱零件的影响,并以实例说明加以验证。     

主轴动态精度测试与分析

主轴动态误差对加工精度有至关重要的影响,针对主轴动态误差进行了试验与分析。介绍了主轴动态误差的概念,采用主轴动态误差分析仪对主轴动态误差进行了采集,采集的数据包括主轴径向平均误差、径向异步误差、轴向平均误差、轴向异步误差以及轴向最小间隙。对某型号同类型三台立式加工中心分别进行了多转速情况下的测量,对比并分析了三台立式加工中心的测量结果。在转速为7 500 r/min时,三台立式加工中心径向异步误差分别为70、15、15μm;在转速升至6 000 r/min之后主轴最小径向间隙均有较大提升。试验结果表明:主轴动态精度受到机床工况和转速共同影响;在高速转动情况下,主轴径向最小间隙增大明显;加工时要根据工况合理安排转速,以保证加工质量。     

基于球杆仪的数控机床误差识别与补偿

论述了数控机床几何误差的球杆仪识别及软件补偿技术。提出了从Renishaw球杆仪测量数控机床的联动误差数据中识别反向间隙、直线度、垂直度、定位误差的一种方法;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数学模型;用球杆仪在数控机床上进行补偿前后加工轨迹的测量实验表明该方法效率高、效果显著。     

数控机床加工精度提高技术的进展及其存在的问题

数控技术和数控机床的诞生开创了控制和生产领域的新时代,给机械制造业带来了一次新的技术革命。数控机床技术的迅速进步大大推进了精密、超精密加工技术的发展,使加工精度提高到了一个新的台阶,提高数控机床精度的研究也得到了极大的重视。从误差防止和误差补偿两个方面,介绍了国内外关于提高数控机床精度的研究现状,指出了具有广泛应用前景的误差补偿这项实用技术之所以难以在国内数控机床行业普及和使用所存在的核心问题。最后根据企业实际情况提出开展误差补偿技术应用研究的必要性和主要研究内容。     

Relationships between straightness and angular kinematic errors in machines

The software compensation approach for the improvement of machine tool and coordinate measuring machine accuracy depend to some extent on machine error modelling and measurement methodologies. The currently established methodology is based on the derivation of tool position error (for machine tools) or stylus tip position error (for coordinate measuring machines) by the combination of individual axis joint kinematic error parameters. The purpose of this paper is to propose a machine error analysis based on error classification. This taxonomic approach forms a conceptual basis for an analysis of machine errors with a deeper understanding of error mechanisms at more fundamental levels. The relevance of this approach is investigated through the case study of the coupling mechanism between joint kinematic angular and straightness errors of machine linear axes. The limitations of the joint kinematic straightness and angular error modelling based on purely abstract mathematical dependence principles are explored through simulations and experiments.     

热电偶测温精度的研究

热电偶的测温存在静态误差和动态误差。本文借助C语言编程对热电偶进行网格划分，运用二维稳态传热平衡的方法对其进行分析和计算两种误差，并提出有效的修正方案和减小误差所应采取的措施。     

Estimation and correction method for the two-dimensional positionerrors of a planar XY stage based on motion error measurements

This paper describes an estimation and correction method for the two-dimensional (2D) position errors of a planar XY stage that is driven along the Y-axis by two linear motors. The 2D position errors of the stage were estimated and corrected based on measured motion errors from a conventional laser interferometer system. To compensate for the planar XY stage 2D position errors, corrections were introduced for the yaw, perpendicular, straightness and 1D position errors along each axis, which are predominantly caused by linear scale, yaw, and pitching motion errors. The effect of the motion error corrections was evaluated by diagonal measurements based on the ISO230-6 standard and six different 1D position error measurements along the X and Y-axes. By applying error motion corrections, the diagonal systematic deviation at the center point was improved from 499.7 μm to 1.16 μm, and the estimated maximum 2D position errors were improved to −0.263 and 0.530 μm in the X and Y directions, respectively. The diagonal systematic deviation at a corner point was 1.23 μm and the estimated maximum difference between the corner and center points improved from −2.603 and 2.603 μm to −0.05 and 0.12 μm in the X and Y directions respectively.     

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。     

五轴数控机床综合空间误差的多体系统运动学建模

基于多体系统运动学理论的基本原理，结合RRTTT型五轴立式数控机床，阐述了多体系统的拓扑结构和低序体阵列，提出了特征矩阵的基本概念和构建方法，分析了多体系统有误差运动的基本规律，研究了根据特征矩阵得到综合空间误差的算法。理论分析和实例建模都显示所述方法能很好地解决误差建模的正确性、速度、通用性和自动化问题，为五轴数控机床精度分析和误差补偿提供了一种理想的误差建模技术。