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。     

基于灰关联分析的热误差测点优化

针对影响机床热误差建模的机床温度场分布问题,提出了优化热关键点的新方法.借助于灰色系统理论的关联度分析方法,根据现场测得的统计数据序列,建立了灰关联分析模型,通过计算布置于机床上各个温度布点的温度传感器的温度采样序列值同机床定位误差之间的绝对灰色关联度值,最终从32个温度测点当中选择了4个点用于建立热误差补偿模型.最后基于四个测温关键点建模对Z轴的定位误差进行了补偿实验,结果证明补偿效果较好,所提出的热误差测点优化研究可以有效提高热误差模型的鲁棒性.     

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。     

基于因子分析和贝叶斯估计的机床热误差建模

提出了一种基于因子分析和贝叶斯估计的机床热误差建模方法.根据因子分析理论,对布置在机床上的温度传感器进行筛选,在保证建模精度的前提下,减少了温度传感器的数量,同时也大大减小了后续热误差建模的运算量.以机床热误差和温度变量为数据输入集,通过因子分析模型,推导出机床热误差的预测模型,然后对模型的参数采用贝叶斯估计.最后,在一台车削加工中心上进行实验验证,结果表明,文章所提的方法,在保证建模精度的同时,有效减少了温度传感器的数量,并提高了热误差模型的精确性和鲁棒性.     

精密数控机床移动轴误差综合建模

为研究精密数控机床的加工精度,针对以气浮平台和旋转平台为主要方式的四轴抛光平台进行了几何与热的综合误差建模,利用XL-80激光干涉仪、PT100温度传感器及XSR90彩色无纸记入仪等仪器对X、Z轴的温度、定位误差进行测量、记录。分析精密数控机床移动轴的定位误差与温度之间的规律。运用切比雪夫多项式及最小二乘法分别建立X、Z轴几何误差模型和热误差模型,两模型进行叠加得到机床X、Z轴的综合定位误差模型,依据模型分别计算出X、Z轴定位误差拟合值,与实验测量值进行对比。结果表明:建立的模型具有预测精度高、鲁棒性好的特点。     

基于GA-SVR的数控机床热误差建模

为了提高数控机床加工精度,消除数控机床热误差对加工精度的影响,文章提出了基于GA-SVR(遗传算法-支持向量回归机)的数控机床热误差建模方法.为了构建机床的热误差模型,首先采用温度传感器与位置传感器测量机床的温度与对应的机床主轴变形量.其次把获得的数据进行支持向量回归机建模训练,同时使用遗传算法寻找支持向量回归机相关参数的最优值.最后建立机床热误差模型,并验证模型的准确度.结果表明,基于GA-SVR的数控机床热误差建模方法具有精度高和鲁棒性强的特点.     

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。     

基于多体系统理论的车铣中心空间误差模型分析

数控机床的误差建模是进行机床运动设计、精度分析和误差补偿的关键技术,也是保证机床加工精度的重要环节.本文利用多体系统理论来构建超精密数控机床的几何误差模型,该模型简便、明确,不受机床结构和运动复杂程度的限制,为计算机床误差、实现误差补偿和修正控制指令提供了理论依据.在机床实际应用中,可以利用由精密机床误差建模所推导出的几何位置误差来修正理想加工指令,控制机床的实际运动,从而实现几何误差补偿,提高机床加工精度.     

基于时序模型优化选择的热误差建模

为了提高数控机床热误差建模精度,提出了基于时序模型优化选择的热误差建模方法,重点论述了时序分析法用于机床热误差建模时的模型优化选择问题.通过分析热误差序列自相关函数和偏自相关函数的性质进行时序模型识别,采用AIC、F和白度检验定阶准则相结合的判定方法,完成模型阶次的确定,从而为时序建模提供了选型和定阶依据,使时序分析方法更加有效地应用于热误差建模.对一台车削加工中心进行了热误差建模,并通过对比分析验证了基于时序模型优化选择的热误差建模方法能够显著提高建模精度.     

基于FCM聚类和RBF神经网络的机床热误差补偿建模

热关健点的选择和热误差建模技术是决定热误差补偿是否有效的关键,对提高数控机床的加工精度至关重要.为了实现对数控机床热误差的补偿控制,文章利用模糊C均值(FCM)聚类方法,对机床上布置的温度测点进行优化筛选,将温度变量从20个减少到4个,然后给出了基于RBF热误差补偿建模方法.通过建模实例表明,文章提出的建模方法,在保证补偿模型精度的同时有效减少了温度测点,降低了变量耦合影响,并提高了补偿模型的鲁棒性.     

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。