基于误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法

为了减小由于进给系统动态特性造成的多轴联动加工轮廓误差,提出了一种基于轮廓误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法。首先建立了关于轨迹曲率、加工速率及进给系统动态特性参数的轮廓误差模型;然后根据读取的插补数据,利用轮廓误差模型实时预测三轴联动加工过程中的轮廓误差补偿向量并对加工轨迹指令进行补偿;最后通过对圆、变曲率和螺旋线轨迹的MATLAB仿真和机床加工实验,证明该补偿方法将轮廓误差减小了85%以上,可显著提高数控机床加工精度。     

数控机床转动轴进给系统轮廓误差分析

在五轴联动数控机床中,转动轴进给系统的动态精度对轮廓误差的影响是不可忽视的。采用不同空间位置上的外形轮廓,对五轴联动数控机床转动轴的联动运动产生的轮廓误差进行分析。在建立转动轴进给系统模型的基础上,利用刀具位置系统到加工系统的转换得到转动轴指令,通过进给系统动态误差模型得到仿真输出指令,再将输出指令从加工系统转换回刀具位置系统,比较刀具位置的偏差,从而得到轮廓误差。找出轮廓误差点与外形轮廓空间位置之间的对应关系,利用这种关系可快速通过轮廓误差来考察转动轴进给系统的动态性能,为机床快速调整和维修提供一种手段。     

基于数字孪生的多轴数控机床轮廓误差抑制方法

针对数控机床高速高精加工过程中轮廓误差控制难的问题,提出一种基于数字孪生的轮廓误差抑制方法,并以数控机床的关键执行部件——多轴进给系统为具体对象,构建面向轮廓误差的"建模-预测-控制"闭环抑制技术框架.该方法针对多轴进给系统多属性交叉耦合的特点,建立其高保真数字孪生体,并通过数字-物理空间的多粒度信息传递,实现跨时间尺度下数字孪生体与物理实体在不同维度的虚实精确同步.通过对数字孪生体进行降阶表征,建立轮廓误差多因素动态影响关系模型,融合多粒度信息实现对轮廓误差的动态预估.基于轮廓误差动态预估结果,提出轮廓误差综合抑制方法,实现对时变运动控制参数下多轴进给系统的插补控制.最后,通过小型三轴数控机床的虚实同步运动实验,验证了所提方法的有效性.     

五轴数控机床进给系统刚度对自由曲面轮廓误差影响机理研究

五轴数控机床进给系统组成结构复杂,特别是在复杂曲面加工过程中其动态刚度不断发生变化,成为制约其加工精度的主要因素。研究过程中以五轴机床运动产生的弹性变形为出发点,建立了A/C双摆头机床进给系统动力学模型,推导了因进给系统弹性变形导致的轮廓加工误差,并基于一种新型的自由曲面检验试件,给出了其数控加工过程的运动控制策略,分析了轮廓度误差与试件曲率间的关系,得到了数控机床进给系统刚度特性对自由曲面轮廓误差的影响机理,最后在机床上进行了切削验证。上述研究成果有助于完成复杂曲面加工过程中机床工作性能评估,为利用检验试件分析机床动态刚度特性提供了原理性支持。     

基于学习的2x/y直线进给轴圆轮廓误差精密补偿方法

为了提高龙门2x/y直线进给轴联动的圆轮廓精度,对进给轴联动圆轮廓误差的测量、评价和补偿方法进行研究。分析直线电动机驱动的进给轴联动过程存在圆轮廓偏差的原因及其补偿的复杂性,给出一种基于学习的联动轴圆轮廓误差在线精密补偿方法,此方法通过双光束激光干涉仪动态精密测量x/y联动轴的实时坐标值,应用最小二乘圆方法评价确定理想圆,接着通过与理想圆轴坐标位置的比较,计算得到轴向偏差学习样本,建立基于最小二乘支持矢量回归机(Least square support vector regression,LS-SVR)方法的轴向偏差离线识别模型,通过模型的在线回归计算确定联动进给过程的偏差补偿量,给出补偿量控制输出策略与补偿系统构建方案,在自构建的直线进给轴平台上进行在线补偿试验。结果表明应用该方法对2x/y直线进给轴联动的轴向偏差进行在线补偿,可使圆轮廓精度提高68.7%。     

五轴数控机床加工误差动态修正方法研究

为修正五轴数控机床加工误差,提高五轴数控机床加工质量,提出一种新的五轴数控机床加工误差动态修正方法.构建五轴数控机床加工误差计算模型,获取五轴数控机床加工的刀心方位、刀轴方位轮廓误差;锁定误差方位后,通过五轴数控机床误差的动态实时补偿方法,实现五轴数控机床加工误差动态修正.研究结果表明:所提方法可实现全方位、高效率的五...     

基于温度场和变形场的数控机床进给系统热误差分析方法研究

为了研究在数控机床加工过程中热误差对加工精度的影响，根据Z轴进给系统的实际组成结构，构建了数控机床Z轴进给系统的三维结构模型，在此基础上分析Z轴进给系统丝杆传动部分温度场和变形场的产生机理，提出一种考虑温度场及变形场对机床进给系统热误差产生影响的研究方法，并通过实验数据证明该方法构建的模型具有较高的准确性。     

五轴联动数控铣床双转台进给系统设计与仿真

在五轴联动数控机床加工过程中,加工点的切削速度与切削角度不规则地变化。为了获得加工过程的动态数据,利用三维造型设计软件(Creo Parametric)对五轴联动双转台进给系统进行设计、建模与运动仿真。通过Creo Parametric的仿真模块,模拟机床加工时进给系统的实时动态特性,获得刀具与工件之间的相对切削速度、动态铣削力矩、蜗杆所受最大轴向力等,验证了电机和关键轴承选型的正确性,使五轴联动双转台进给系统的可靠性大大提高。     

数控成型磨齿机加工误差在线监测及补偿

研究数控机床加工过程在线监测及加工误差分析与补偿方法的问题,提出用于数控成型磨齿机齿向误差在线监测及补偿方法。数控机床加工过程中,加工工件和刀具间的相对位置关系对机床加工精度具有重要影响。通过获取数控机床内置信号(光栅、编码器)可以得到这一重要信息。基于内置信号同步采集方法,利用齐次坐标变换原理对数控机床进给轴的内置信号进行变换分析,获得机床空间加工轨迹,从而实现机床加工误差的在线监测与评估。同时,通过分析加工过程中各进给轴的动态位置信息,可以确定影响加工误差的主要因素。基于分析结果,通过软件实时补偿原理,结合数控机床控制系统特点,对主要误差源进行在线补偿,从而达到提高加工精度的目的。采用该方法对一数控成型磨齿机加工过程齿向误差进行评估与补偿,与三坐标测量机检测结果对比表明该方法可以有效地获取加工误差形貌。根据基于分析结果进行补偿后,使该机床齿向误差明显降低,提高了机床的加工精度等级。     

数控机床零件轮廓加工精度的分析与控制

数控机床进行工件轮廓加工时,各个进给轴的跟随误差对合成轮廓误差有很大影响。以数控机床系统特性出发,分析了跟随误差产生的根本原因,论述了在加工直线轮廓时跟随误差与轮廓误差之间的关系,推导出了具体的计算公式,并提出了采用单轴高精度复合控制的方法减小跟随误差,从而进一步提高工件轮廓加工的精度。实践证明,该方法具有一定的可行性。     

数控机床几何误差与热误差综合建模及其实时补偿

为提高数控机床的精度,提出一种数控机床的几何与热的复合误差综合建模方法。通过分析机床在不同温度状态下的误差数据,得到机床误差分布规律;根据几何误差和热误差的不同特性进行误差分离,采用多项式拟合与线性拟合方法建立机床几何误差与热误差的综合数学模型;利用数控(Computer numerical control,CNC)系统的外部机床坐标系偏置功能,应用自行研发的综合误差实时补偿系统进行误差在线实时补偿。该误差补偿方法综合考虑机床几何误差及其在机床不同温度下的变化,全面分析整个温升过程直至热稳态的误差及其变化规律。经检测认证表明,应用该误差补偿方法及其实时补偿系统可使机床在常温下的定位误差由44.1μm降低到3.6μm,补偿91.8%;温升之后的定位误差由26.0μm降低到5.1μm,补偿80.4%,大幅度提高机床的精度。     

数控机床几何误差建模及误差补偿的研究

基于多体系统运动学理论，建立了一种通用的数控机床几何误差模型，该模型易于实现计算机自动编程，能够广泛的应用于各种不同类型的数控机床上。给出了实现误差补偿的算法和程序流程图，特别针对直线与圆弧的分段处理进行了研究，结出了分段方法及坐标求取方法。最后，以一台三轴立式加工中心为例，对其21项几何误差进行了辩识，通过实验验证了误差补偿的效果。     

转台定位误差谐波函数计算方法研究

为了保障转台定位误差谐波补偿准确性,针对一种谐波误差函数计算方法开展研究。 首先分析了转台定位误差谐波补 偿方法,阐述了基于坐标旋转数字计算方法(CORDIC)的谐波误差函数计算原理可行性;针对算法原理误差进行分析,分别建 立了与迭代次数 n、数据位宽 b 的量化模型,明确了算法在谐波补偿值计算过程的总量化误差;根据计算精度要求对 n 和 b 取值 进行设计,在现场可编程门阵列(FPGA)中实现谐波误差函数计算并进行实时误差补偿。 以谐波误差函数理论值为参考,仿真 证明了计算方法的有效性;以自制电路板为实验平台,证明了计算方法的总量化误差模型正确性;搭建转台测试平台验证定位 误差补偿效果,实验结果证明采用本文提出的谐波误差函数计算方法进行补偿,使转台定位精度由 29. 0"提高至 5. 3" 。     

A/C轴双轴转台几何误差检测与补偿技术研究

A/C轴双轴转台是中、小规格五轴联动加工中心的核心功能部件。分析了A轴、C轴与工作台台面之间的五项几何误差,利用激光干涉仪与RX10回转基准分度器对A轴、C轴的分度误差进行检测与补偿,利用五轴数控系统对A轴轴线与C轴轴线之间的位置误差、A轴轴线与工作台台面之间的尺寸误差进行检测与补偿,并提出了一种即节省成本又能有效降低A轴轴线与C轴轴线之间角度误差的修正方法。     

丝杠副传动误差的数据采集与分析系统设计

在自行研制的ＥＭＣＤ－Ⅲ误差测控仪上开发出丝杠副动态误差数据采集与分析系统，采用国标验收，统计分析，频谱分析，时域转位分析等多种方法，意在给丝杠副传动误差提供一套完善的分析软件，实现误差分离与误差诊断。     

基于轮齿随机误差的齿轮系统动力学分析

基于影响齿轮动力学的误差主要是齿轮副中大齿轮的基节误差和齿形误差的结论,将每对齿轮副中大齿轮的基节误差和齿形误差合成为啮合误差,啮合误差幅值运用统计学的方法产生.在齿轮系统动力学方程中引入啮合误差,计算系统的幅频响应,并与未考虑随机误差的结果进行比较.     

定位误差的分析与计算

在对定位误差综合分析的基础上,归纳分析了单一基面定位误差的计算方式,并做了实例说明。     

坐标测量机的空间误差检测及21项几何误差分离的方法

对使用2维检县（球板或孔板）快速检测三坐标测量机的空间误差，进行了较深入的研究，为了高效，准确地实现测量机的误差修正，提出了分离坐标测量机的21项几何误差的算法，并以龙门式结构的三坐标测量机为例，建立了其误差模型。通过计算机数据仿真，验证了此方法的可行性。     

基于误差分离技术的形位误差虚拟测量仪

利用虚拟仪器及误差分离技术,构建一种基于Labwindows／CVI软件平台的误差测量系统。介绍了该系统的构成和测量原理,详细地讨论了系统的硬件组成和软件设计,可以实现数据的采集、处理、保存以及动态显示测量结果及软件的计算结果。     

定位误差的计算机辅助补偿

介绍了采用计算机辅助误差补偿技术补偿定位误差的原理及方法 ,并给出了用单片机控制的误差补偿系统补偿感应同步器定尺零位误差的实例。