基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。     

五轴联动龙门铣床误差分析与检测辨识研究

对某五轴联动龙门铣床进行几何误差分析,并结合机床拓扑结构和多体系统理论的理想的位置、运动矩阵、位置、运动误差矩阵,利用激光干涉仪进行机床仅沿三坐标轴方向运动的误差检测,辨识滚角误差;平动轴的各项几何误差经补偿后,使用雷尼绍球杆仪分别与三坐标轴的方向平行,进行C回转轴误差检测,再使得球杆仪安装沿Y轴有一偏移量,进行B轴的误差检测,辨识线位移误差和角位移误差。最终,得到五轴联动龙门铣床的37项几何误差参数,为后续的误差补偿奠定基础。     

基于西门子840D数控系统的龙门五轴数控机床几何误差补偿软件开发

基于西门子840D数控系统垂度误差补偿功能,开发一种龙门五轴数控机床几何误差补偿软件。该软件通过导入给定检测策略下激光干涉仪与R-test的检测数据以及辅助工装的几何参数建立辨识方程组,通过十三线辨识方法实现平动轴几何误差辨识,通过偏置球心R-test方法实现转动轴几何误差辨识,以西门子840D数控系统垂度误差补偿文件为模板,输出可被数控系统自动识别的误差补偿文件,最后通过装载补偿文件实现机床几何误差的自动补偿。该软件内部集成几何误差检测策略,将辨识算法和补偿技术进行自动化封装,避免了误差辨识和补偿过程的繁琐性,有效提升了几何误差补偿效率。     

激光干涉仪在高精度垂直度检测中的应用

为检测用于测量直角尺、方尺等的高精度垂直度测量仪的垂直度,采用激光干涉仪为主要测量工具,以基准法测量高精度垂直度测量仪的垂直度。根据激光干涉仪测量直线度、垂直度的原理,结合分析软件,对垂直度的测量方法进行了介绍,实验结果表明,采用激光干涉仪测量垂直度的方法简明准确,较为直观、方便、高效。     

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。     

解析机床定位误差测量及补偿

美国光动公司在CIMT2007推出了新型的用于机床定位误差测量及补偿的迷你激光测量系统,并举办了以“三维体积定位误差的测量及补偿”为主题的技术讲座,美国光动公司总裁王正平博士与到会观众就光动公司的最新产品以及机床定位误差测量技术上的问题进行了深入交流。王正平博士介绍道,20年以前,机床的最大定位误差为丝杆的螺距误差及丝杆的热膨胀误差,而今机床的主要误差已转变成了垂直度误差和直线度误差。为了达到高的机床三维空间定位精度,机床上所有误差(包括3个位移误差、6个直线度误差和3个垂直度误差)都必须得测量与补偿,而采用传统的激光干涉仪测量直线度和垂直度误差比较困难且费时费钱,通常需要停机数日和有经验的行家进行测量。美国光动公司已开发的新型革命性激光矢量测量技术(美国专利6,519,043,2/Il/2003)专门用于机床三维体积定位误差测量。这种测量方法仅需数小时就可以完成传统激光干涉仪几天的工作,并可达到更高的精度和更小的公差。为了深入地说明问题,王正平博士以意大利JOBS S.P.A公司为例说明了光动公司干涉仪的优势。该公司自上世纪80年代以来一直在制造三轴和五轴高速线性马达驱动的标准机床,两年前JOBS开始采用光...     

基于Gantry驱动的双直线电动机高速动态同步误差性能测试研究

分析高速龙门机床中应用双直线电动机驱动同步进给轴的优越性。给出了基于SIMUERIK 840D的Gantry龙门同步功能控制双直线电动机高速同步驱动的实现方法。探讨通过应用双频激光干涉仪测量动态同步误差方法,并在自构建的龙门驱动实验台上,对主从轴的动态同步误差进行测试实验。测试结果表明:在Gantry控制驱动下,主从轴的动态同步误差随进给速度增大而增大;不同的龙门负载会在直线电动机加速和减速阶段对同步性能产生影响。     

基于激光干涉仪的数控车床精度补偿方法

数控机床的精度是机床的一项重要指标。使用激光干涉仪对大连机床CKA6150进行Z轴的定位和重复定位,设计了线性精度检测与误差补偿方法。误差补偿前后的检测数据进行了详细的分析对比,使数控车床Z轴精度大大提高,达到机床出厂值的标准。     

基于体对角线的机床垂直度误差的高效测量分析

垂直度误差所引起的位置误差是机床空间位置误差的重要组成部分。提出利用单头激光多普勒位移测量仪及平面反射镜，通过测量机床的4条体对角线的位移误差实现对机床三轴间的垂直度误差测量。实验结果表明，采用该方法测量垂直度误差快捷、方便且准确，可对任意大小的机床进行测量。     

一种龙门铣床误差实时补偿方法

龙门铣床广泛应用于航空航天领域大型零件的精密加工,其几何与热误差均对加工精度有显著影响。本文基于西门子840D数控系统内置的补偿接口,以及作者提出的大型机床的关键误差分析、辨识及建模方法,在建立好的主轴热误差及主进给轴的几何与热综合误差数学模型的基础上,提出了一种大型龙门铣床主轴及进给轴多项主要变形的补偿方法,开发了相应的补偿系统,并实现了主轴热误差和主进给轴(x轴)综合误差的实时控制补偿,验证了该方法的有效性。     

垂直度误差对五轴数控机床误差建模精度和复杂度的影响

通过理论推导,证明了垂直度误差在作为平移误差元素建模和作为转角误差元素建模时对误差模型的精度和建模复杂度的不同影响。研究结果表明,对于误差建模过程的复杂度,作为平动误差的建模复杂度小于作为转角误差建模,垂直度误差增多时,复杂度的区分更加明显,主要表现在建模矩阵中附加了转角误差矩阵;对于补偿精度,只需要位移补偿的机床,两种建模结果的补偿效果相同,但对于需要角度补偿的多轴机床,作为转角误差建模获得的补偿矩阵的精度要高于作为平动位移。因此,提出在进行五轴机床误差综合建模时把垂直度误差作为平移误差建模的理论。     

导轨摩擦对五轴机床精度影响的仿真及实验研究

龙门五轴机床导轨的摩擦会影响进给和定位精度,导致不同步误差增大,影响工件的加工精度。以滑动导轨摩擦因数为变量采用Workbench对龙门五轴机床进行瞬态动力学仿真研究,分析干摩擦条件下摩擦对机床精度的影响,并通过试验台激光测量证实zig-zag运动误差的存在。结果表明:导轨的摩擦因数变化会引起机床加工误差,随着摩擦因数的增大各方向误差几乎成倍地增大,摩擦因数在0~0.2范围内误差有规律地由大变小,但摩擦因数为0.3时,误差变化无规律可循;激光干涉仪实验测量结果表明,五轴机床运动时运动误差角度随路程增长而变化,说明X方向存在不同步误差,Y方向有左右摇摆误差等。     

导轨摩擦对五轴机床精度误差的仿真分析

龙门五轴机床导轨的摩擦会影响进给和定位精度,导致不同步误差增大,影响工件的加工精度。以滑动导轨摩擦因数为变量采用Workbench对龙门五轴机床进行瞬态动力学仿真研究,分析干摩擦条件下摩擦对机床精度的影响,并通过试验台激光测量证实zig zag运动误差的存在。结果表明：导轨的摩擦因数变化会引起机床加工误差,随着摩擦因数的增大各方向误差几乎成倍地增大,摩擦因数在0~02范围内误差有规律地由大变小,但摩擦因数为03时,误差变化无规律可循;激光干涉仪实验测量结果表明,五轴机床运动时运动误差角度随路程增长而变化,说明X方向存在不同步误差,Y方向有左右摇摆误差等。     

数控弧齿锥齿轮磨齿机回转轴定位误差检测及补偿研究

基于回转轴激光多普勒测量原理,研究数控弧齿锥齿轮磨齿机回转轴定位误差检测和补偿。采用多普勒激光干涉仪MCV2002+RT—100转台对国产数控弧齿锥齿轮磨齿机YK2050回转轴定位误差进行检测,依据软件误差补偿原理,在机床数控系统Siemens840D中,通过修改数控系统的NC数据,对机床回转轴定位误差进行补偿,检测及补偿结果表明,回转误差补偿的方法和技术能极大的提高回转轴的定位精度。     

五轴龙门数控铣床转动轴联动中的动态轨迹误差仿真分析

针对刀具两摆的五轴龙门数控铣床,对一转动轴与一平动轴联动及两转动轴联动加工圆弧时的动态轨迹误差分别进行了分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法对轴的输入的进给指令位置计算公式进行了推导,并将进给指令位置输入到由动态仿真工具Simulink构建的进给伺服系统仿真模型中,得到了圆弧上动态轨迹误差的分布曲线。通过对转动轴联动加工圆弧的动态轨迹误差分析,可为五轴龙门数控铣床转动轴动态误差的检测提供指导,使得机床的检测与调整更加快速和便捷。     

线振动台台面对运动直线的垂直度误差测试技术

为了测量线振动台的工作台面对运动直线的垂直度误差,分析了检测系统的各误差源,包括运动直线的三维移动误差、测试工具直角方尺的垂直度误差、寄生转动误差等。推导了测微仪读数与这些误差源以及移动位移之间的关系,并设计了误差测量方法,该方法补偿了直角方尺垂直度误差、振动台的寄生转动误差和径向偏移误差,分离出线振动台台面与运动直线的垂直度误差,提高了测试精度。     

美国光动公司航天激光校验系统

美国光动公司(0PTODYNE，INC)最近宣布专为大型五轴机床的完整空间校验与补偿而设计的激光校验系统，对于静态定位误差、角度误差、旋转轴误差及动态性能皆可测得。空间定位误差包含3个直线位移误差、6个直线度误差及3个垂直度误差。角度误差包含各轴俯仰度、偏转度及横摇度。旋转轴误差包含五轴机床的A、B、C旋转轴。     

基于平面光栅的机床几何误差测量与辨识

几何误差是影响数控机床准静态精度的重要因素,针对几何误差测量、辨识问题,提出基于平面光栅的面—线机床空间几何误差辨识方法。依据多体系统理论和齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床21项几何误差元素与3项误差向量之间的映射关系;规划了3个相互垂直的平面内的测量路径和辨识方案,通过单轴运动和两轴联动的形式可连续测量每个平面内的5条直线,进而依次确定垂直度、俯仰和偏摆误差、定位及直线度误差、滚转误差,减少了多次安装过程中安装误差累积对测量结果的影响;通过基于面—线法的21项几何误差测量和辨识实验,并与基于激光干涉仪测量辨识结果对比显示,平面光栅测量结果与激光干涉测量结果的空间误差向量最大偏差为2.4μm,平均偏差为0.77μm,验证了该方法对辨识机床精度是准确、有效的。     

极坐标数控铣齿机直线度和垂直度的干涉测量

根据极坐标数控铣齿机床结构特点,采用Renishaw双频激光干涉仪测量直线导轨直线度,对干涉仪直线度测量原理和光束调试方法进行了详细探讨,通过分析垂直和水平导轨直线度数据,最终获得了两直线导轨的垂直度误差.     

基于几何误差灵敏度的卧式数控镗床运动精度分析

提出了一种基于几何误差灵敏度的卧式数控镗床运动精度分析方法。针对典型卧式镗床进行几何误差溯源分析,确定影响机床X,Y,Z轴运动精度的21项几何误差,基于多体系统运动学理论,考虑机床各典型体间误差耦合作用机制,建立机床的空间误差模型。借助激光干涉仪对某大型卧式数控镗床进行几何误差检测试验,将检测结果输入九线法几何误差辨识模型,分离该机床的21项几何误差,并对各几何误差进行多项式拟合,据此分析该机床的空间误差场的分布特征,并针对各几何误差项进行灵敏度分析。结果表明:X,Y轴关键误差因素为位移误差,Z轴关键误差因素为直线度误差。通过对各关键因素进行精度补偿,实现该机床空间误差场分布的优化分析。对比分析表明,补偿后的空间误差场在各线性轴分布趋于均匀,最大误差从0.056 4 mm减小为0.027 8 mm,机床的空间运动精度得到明显提高。该分析方法可为此类型机床运动精度分析及空间误差补偿提供理论依据。