五轴数控机床轮廓误差预补偿技术研究

五轴数控机床在加工过程中不可避免会产生误差,为了进一步提高五轴数控机床的加工精度,本文提出了五轴数控机床轮廓误差的预补偿技术,首先分析了轮廓误差的产生原因和组成要素,然后提出了跟踪误差的预测方法并建立预测模型,接着对于轮廓误差的预测进行建模,最后根据五轴机床加工过程中给出的路径仿真得出了轮廓误差未补偿和补偿的对比,结果表明了经过轮廓误差的预补偿,能够很大程度上减小加工过程中出现的轮廓误差,进一步证明了本文方法的有效性。     

数控机床进给伺服系统特性对轮廓误差的影响

文章讨论了进给伺服系统稳态特性对轮廓误差的影响.介绍位置闭环控制模型与跟随误差的基本概念,推导跟随误差与轮廓误差之间的数学描述,分析在加工直线轮廓和圆弧轮廓时跟随误差与轮廓误差之间的关系,以进一步提高零件轮廓的加工精度.     

隔振数控机床的轮廓误差控制方法研究

针对机床在加工过程中的颤振与惰性力传递振动,提出了一种进给驱动的隔振以及轮廓误差补偿算法。首先在参考轴的命令信号中施加输入修正滤波器来避免残余振动,所施加的输入修正滤波器可以结构模态激振,但是会增大跟踪误差和轮廓误差。所提出方法的跟踪误差由驱动轴的闭环传递函数来估计,同时用来预测映射到每一根轴的轮廓误差,预测的结果用来进行预补偿。将所提出方法通过在XY两轴平台上进行试验,验证了结合隔振和轮廓误差补偿方法的有效性,试验结果表明所提出方法能够提高了阻尼和轮廓精度。     

数控机床径向运动误差的形成机理及补偿方法研究

研究数控机床圆周插补运动径向误差的形成机理,并提出一种误差软件补偿方法。分别用圆轨迹运动误差测试仪和圆度仪测出数控机床圆周插补运动的径向误差,对该误差建立计算机误差补偿模型,应用该模型进行软件补偿实验研究。实验结果验证了误差形成机理的分析,同时表明提出的误差软件补偿方法能有效地提高数控机床的圆轨迹精度。     

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。     

基于时间序列理论的误差预测补偿技术

分析了机械加工精度控制模型及传统的误差补偿方法的局限性,尝试把时间序列预测理论应用于数控加工系统,构成了一种新型的误差预测补偿方法。基本思想是直接用已加工出的零件型面误差统计数据建立误差预测模型,得到加工下一零件时各轴不同时刻位置补偿量的预测值,达到提高复杂型面数控加工精度的目的。     

一种实时轮廓误差估算方法及其预补偿仿真

针对诸多已有的轮廓误差估算方法模型复杂,计算量大,难以进行实时估算并补偿的缺点,提出了一种基于圆形近似和坐标变换的轮廓误差估算方法。主要是通过两次目标坐标系的变换来简化计算过程,减小计算量,能够应用于实时估算轮廓误差的环境。为验证此算法的有效性,在Simulink环境下进行轮廓误差的预补偿仿真。仿真结果显示,此算法可以实时估算并补偿轮廓误差,并且其估算精度高,补偿过程平稳,能够很大程度上提高数控机床的加工精度。     

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.     

数控机床伺服系统跟随误差对加工轮廓的影响

从数控机床伺服系统特性出发,分析了跟随误差产生的原因,论述了在加工圆弧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,并提出了采用高精度复合控制的方法减小跟随误差,从而减小其对加工轮廓的影响.实践证明,该方法具有一定的可行性.     

数控机床误差补偿技术及热误差补偿技术

热变形误差是影响机床定位精度的重要因素之一,文章在分析我体系统基本变换的基础上,建立了计及几何误差,载荷误差和热变形误差的机床不空间综合误差计算模型。对ＸＨＦＡ２４２０加工中心的丝杠和滑枕系统的热变形误差进行了和补偿,实验结果表明热误差补偿量达６５％以上。     

数控机床全误差模型和误差补偿技术的研究

加工精度是数控机床必须保证的一项性能指标。提高机床精度是先进制造技术的重要课题，有误差避免和误差补偿两种方法。前者使机床造价大幅上升，而且精度的提高也有一定的限度。后者的精度提高几乎没有限制，对数控机床，计算机实时误差补偿技术是一种经济、有效的基本途径。基于多体系统理论，推导了多坐标数控机床，包含几何误差和热误差的全误差模型。文中介绍了坐标数控机床项误差的辨识方法(22线、14线和9线法)，还介绍了回转坐标6项误差的辨识方法。通过软件补偿，在3坐标联动和4坐标联动数控机床上实现了几何误差和热误差的补偿。实践结果表明误差模型的准确性和补偿方法的实用性。     

数控机床误差检测及其误差补偿技术研究

使用Renishaw激光干涉仪和高精度位移传感器实现了机床线性定位误差和主轴热误差的测量。通过补偿机床螺距和丝杠间隙误差,实现了机床线性定位误差的补偿。同时,使用PMAC控制卡对数控系统的G代码指令进行了实时修改,实现了机床主轴热误差的实时补偿。分析补偿后的机床,发现机床的加工精度得到了很大提高,表明该补偿效果明显。     

基于摩擦学的数控机床故障预测方法的研究

通过对数控机床传动系统故障的研究,设计了基于摩擦学的数控机床故障监测系统.重点设计了FF监控网络、在线润滑油质量检测电路和铁磁性磨粒检测电路.     

Thermal Error Measurement and Real Time Compensation System for the CNC Machine Tools Incorporating the Spindle Thermal Error and the Feed Axis Thermal Error

Thermally induced errors have been significant factors affecting machine tool accuracy. In this paper, the thermal spindle error and thermal feed axis error have been considered, and a measurement/compensation system for thermal error is introduced. Several modelling techniques for thermal errors are also implemented for the thermal error prediction; i.e. multiple linear regression, neural network, and the system identification methods, etc. The performances of the thermal error modelling techniques are evaluated and compared, showing that the system identification method is the optimum model having the least deviation. The thermal error model for the feed axis is composed of geometric terms and thermal terms. The volumetric errors are calculated, combining the spindle thermal error and feed axis thermal error. In order to compensate for the thermal error in real-time, the coordinates of the CNC controller are modified in the PMC program. After real-time compensation, the machine tool accuracy improved about 4–5 times. ID="A1" Correspondence and offprint requests to: Dr H. J. Pahk, School of Mechanical and Aerospace Engineering, Seoul National University, San 56–1, Shinlim-Dong, Kwanak-Ku, Seoul 151–742, Korea. E-mail: hjpahk@plaza.snu.ac.kr     

数控机床热变形误差研究及补偿应用

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过误差补偿的方法可以提高机床的加工精度。研究了通过实时补偿热变形误差提高数控机床加工精度的方法,阐述了热误差的基本原理,介绍了热误差的测量方法。采用模糊聚类的方法来布置测温点,利用多元线形回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型。在PLC补偿系统的作用下,在加工过程中对XH718数控机床进行实时补偿。实验结果表明补偿效果很好。     

交叉耦合算法的超精密数控机床伺服控制

超精密加工的轮廓精度控制直接影响到工件的加工精度,交叉耦合控制算法通过对两轴进行协调而影响轮廓控制精度。文章在分析超精密数控机床误差模型的基础上,将变增益交叉耦合控制算法引入超精密空机床的伺服控制,实验结果表明：变增益交叉耦合控制算法可以在不改变位置环的情况下,有效地提高系统的轮廓精度。     

关于数控机床误差求解方法的探讨

提出对数控机床制造误差求解思路,通过数控机床制造误差求逆解的方法求出其误差值。同时点出数控机床的误差求解时应注意的问题。为用适当的误差补偿策略做准备,可有效提高数控机床的加工精度。     

数控机床误差补偿技术及应用热误差补偿技术

热变形误差是影响机床定位精度的重要因素之一。文章在分析多体系统基本变换的基础上,建立了计及几何误差,载荷误差和热变形误差的机床空间综合误差计算模型。对ＸＨＦＡ２４２０加工中心的丝杠和滑枕系统的热变形误差进行了计算和补偿,实验结果表明热误差补偿量达６５％以上。