立式加工中心综合误差建模及实验分析

为解决复杂工况条件下数控机床综合误差补偿问题,采用多体系统理论建立热平衡状态下立式加工中心几何-伺服动态综合误差模型。利用激光干涉仪和球杆仪分别对其各单项几何误差和圆运动误差进行测试,发现随着进给速度的增大,几何误差基本保持不变,伺服动态误差逐渐增大,并成为影响综合误差的主要因素,当进给速度达到6 000mm/min时,伺服不匹配占圆运动误差的50%左右。实验结果表明,建立的综合误差模型具有较高的准确性,可为不同工况下机床的误差补偿提供依据。     

数控机床在不同进给速度下的圆度测试和分析

通过采用Renishaw QC20-W无线型球杆仪对某立式加工中心的XY,YZ,ZX三个平面在不同的进给速度下圆度误差进行了测试,对不同进给速度下的圆度误差进行了对比和分析。最后通过分析机床各项因素对圆度误差的影响,得出了造成伺服轴圆度误差的主要原因是由于伺服不匹配和垂直度误差,给出了改进伺服轴位置环增益等建议。     

基于球杆仪的卧式五坐标加工中心圆度误差诊断

对卧式五坐标加工中心进行XY、YZ和ZX三个平面的球杆仪测试,获得了机床在不同进给速度条件下的三个坐标平面的圆度误差。针对三个平面的圆度误差分布,分析了影响数控机床圆度的误差项,以及不同进给速度时的机床圆运动中心偏置、各个直线进给轴的实际螺距、设定进给速度与计算进给率的关系。最后,结合实例,分析各项误差的成因,给出具体测试结果的诊断信息和解决措施。     

高速小孔切割的圆度误差测试与伺服参数优化

针对激光切割机高速切割板材小孔时出现的圆度误差,在对比多种测试方法的基础上,基于非接触式的平面正交光栅法搭建了圆度误差在线测试系统,对不同半径的小孔在不同进给速度下进行了切割轨迹的圆度误差测试。在分析导致圆度误差因素的基础上,针对反向间隙和反向尖角,调节优化了机床伺服驱动系统的控制增益和补偿参数,并在3 000mm/min的进给速度下进行了直径为5mm小孔的加工实验。实验结果显示,圆度误差减小到13.7μm,加工精度提高了24.7%,表明伺服参数优化有效改善了高速切割小孔的圆度误差。     

数控机床误差的圆轨迹运动激光非接触测量新方法

对数控机床圆运动轨迹的测量是评价机床轮廓加工精度的有效方法之一。传统的测试设备如球杆仪很难实现在高进给速度下对小半径圆轨迹进行测量。本文介绍的利用激光多普勒位移测量仪可以在比较高的速度状态下、在半径从1mm到150mm范围内对数控机床的圆轨迹实现非接触测量，可获得数控机床的几何误差、反向间隙、伺服系统误差等，并能测得相应的圆半径、进给速度及加速度。本文主要论述采用这种新方法对数控机床伺服系统控制性能的优劣进行评价。     

试验验证圆度测量中圆心偏对球杆仪测试结果的影响

基于Renishaw QC20-W球杆仪对某型卧式加工中心进行了圆度测试,给出了圆度测试的结果并对结果进行了分析.试验结果表明,在对数控机床进行圆度测试时,圆心偏移对于轨迹误差测量的影响可以忽略.最后分析了球杆仪解算器的误差分离功能,得出了在对数控机床进行圆轨迹误差测试时可以不考虑圆心偏干扰的结论.     

高速精密数控进给伺服系统摩擦误差的研究

针对一个实际的X—Y高速精密数控工作台，建立了一种考虑摩擦影响的PID控制下的进给伺服系统的数学模型。伺服机构中的摩擦力大小通过二维混合摩擦模型实现精确预测。通过MATLAB仿真模拟和使用球杆仪实际测量，在不同的工况下，分析了工作台做圆运动换象限时出现尖峰突起的误差现象，并因此得到了进给速度及进给半径对摩擦所造成的轮廓误差的影响曲线。     

基于参数化建模的球杆仪安装误差与直线轴几何误差分离方法

针对球杆仪圆测试中直线轴几何误差与球杆仪安装误差共同作用造成检测结果失真的问题,提出了基于参数化建模的球杆仪安装误差与直线轴几何误差分离方法.首先,通过齐次坐标变换建立了包含球杆仪安装误差与直线轴几何误差的杆长变化模型;其次,结合直线轴几何误差的位置相关特性对其进行参数化建模;接着,通过对直线度误差缺项建模,构建了可解的杆长变化参数化模型,实现直线轴几何误差与球杆仪安装误差的分离;最后,仿真验证了分离方法的正确性,并应用于实际的圆测试中,分离了数值为4.3 mm和18.7 mm的X向和Y向安装误差,X向与Y向综合几何误差分量变化范围由30.7 mm、27.9 mm减小为13.6 mm、11.4 mm,实现了球杆仪安装误差与直线轴几何误差的有效分离.     

X-Y数控精密工作台进给伺服系统摩擦误差的分析

针对一个具体的X-Y数控精密工作台,建立了一种考虑摩擦影响的进给伺服系统数学模型.工作台中的摩擦力是借助二维混合摩擦模型来预测.通过MATLAB仿真模拟与采用球杆仪测量结果比较,分析了工作台在不同工况下做圆运动换象限时误差轨迹出现的尖峰突起现象,进而得到了进给速度及进给半径对摩擦所造成的轮廓误差产生影响的结论.     

高压油管接管深孔圆度加工工艺参数优化

深孔的圆度直接影响着高压油管接管的工作性能。为了研究不同的工艺参数对深孔圆度的影响,根据正交试验方法,采用双目线结构光测量技术测量深孔数据,以最小二乘法计算圆度,分析了切削速度、冷却液油压、进给速度对深孔圆度的影响规律。结果表明：圆度随着切削速度、冷却液油压、进给速度的增加,呈现出先减少后增加的变化趋势。通过极差和方差分析,得到最优工艺参数组合,切削速度5000r/min、进给速度75mm/min、切削油压11.5Mpa,并进行了试验验证。试验结果表明：采用优化后的工艺参数加工的深孔,圆度精度得到了进一步提高。研究结果对合理选择加工工艺参数,提高深孔圆度的加工精度具有较强的指导意义。     

五轴联动数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法

提出一种基于球杆仪的新颖、快速的五轴联动数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法,它选择径向和轴向安装测试路径,采用单旋转袖运动或1个旋转轴和2个直线轴联动方式,进行圆度误差测试,给出了旋转轴几何误差与各测试路径的关联图谱.并深入研究了球杆仪虚拟安装偏心技术.简化了旋转轴误差与球杆仪测试值的数学关联模型,并对影响测试结果的因素进行分析,提出采用球杆仪二次测量方法,对直线轴径向耦合误差进行解耦,实现了旋转轴几何误差的辨识和精确测量.     

镗铣加工中心动态误差的检测研究

以TH6216卧式镗铣加工中心的进给系统为研究对象,利用球杆仪进行动态误差检测,运用Matlab软件将检测数据拟合出圆周半径和圆周线速度对XY轴联动的圆度误差影响曲线,定量研究直线进给系统的影响因素,为评估机床实际精度和提高机床的精度提供理论依据。     

基于直线电动机驱动的2X-Y联动进给轴圆轮廓误差测试研究

分析高速机床上直线电动机驱动进给轴的优越性,构建了基于直线电动机驱动的2X-Y联动进给轴实验平台,给出了联动进给轴在XOY平面内的圆轮廓误差的评定方法和误差值的两个表现形式:圆度的偏差和均方根差。探讨了应用双频激光干涉仪测量实验平台圆轮廓误差的测试原理和方法,并对2X-Y联动进给轴圆度的偏差和均方根偏差进行测试实验研究,测试结果表明圆度的偏差和均方根偏差都随进给速度增大而增大,随进给加速度增大而减小,圆轮廓插补过程应当避免1m/s2以下的过小进给加速度。     

一种多轴数控机床末端静刚度快速辨识方法

提出了一种基于可加载式球杆仪的圆运动对多轴机床末端（刀具和工作台）静刚度进行辨识的方法。设计了一种特殊的可加载式球杆仪,能同时测量仪器两端所承受的力和发生的位移,利用该仪器能测量出数控机床末端在不同载荷下所产生的变形误差。将加工空间内机床末端静刚度分解为沿坐标轴x、y和z的方向刚度,建立了一种基于圆运动的刚度辨识模型,利用球杆仪在机床oxz、oyz和oxy平面内进行圆运动轨迹测试,得到机床末端在不同载荷下的变形误差,进而通过刚度辨识模型得到机床的方向刚度。三轴数控铣削机床刚度测试实验结果和仿真结果的一致性证明了所提出方法的有效性。该测试方法简单,仪器轻便,不需要大型和重型的加载设备,适合于工业现场条件。     

非球面模具斜轴磨削工艺参数优化与试验研究

针对纳米加工中碳化钨模具表面波纹度对非球面玻璃成像性能影响的问题,通过对单点斜轴磨削中的磨削刀具振动分析和磨削理论残余误差分析,阐述磨削工艺参数对表面波纹度的影响机理。结合磨削试验对磨削工艺参数进行优化,得到理想的磨削工艺参数：主轴转速40 000～45 000 r/min,工件转速为200 r/min,工作台轴向进给速度为0.1 mm/min,磨削深度为0.1μm以下时,表面波纹度可达到理想的均匀交叉状态且表面波纹度w_z值可控制在30 nm以内。     

基于球杆仪的数控车床几何误差检测和补偿

采用Renishaw的QC10球杆仪可以方便快捷地测量出数控车床的圆度误差,同时用软件对测量数据进行处理,从中分离出反向越冲、反向间隙、直线度、伺服不匹配和比例不匹配等误差项,并可以分析出各种误差项所占的百分比。在精确掌握数控车床球杆仪误差诊断表的基础上,采用电气参数优化实现误差补偿,补偿实验结果证明该误差识别与补偿方法省时有效。     

两种刀具下进给速度对ER8车轮表面完整性的影响

研究了菱形和Φ25硬质合金两种刀具下进给速度对ER8车轮表面完整性的影响，并用X射线残余应力仪、硬度仪、扫描电子显微镜和三维表面轮廓仪检测不同进给速度加工车轮轮缘的残余应力值、硬度值、表面微观形貌及粗糙度值。结果表明：在进给速度从0.05 mm/r增加到0.1 mm/r，再增加到0.2 mm/r的过程中，菱形刀片加工后产生的残余应力值分别增长了179%和164%。在进给速度从0.2 mm/r增加到0.4 mm/r的过程中，Φ25硬质合金刀片加工后产生的残余应力值增长了397%。两种刀具加工后的硬度值在200～300 HV之间。在相同进给速度下，菱形刀片加工后的表面纹理宽度和深度均比Φ25硬质合金刀片加工后的表面纹理宽度和深度要大，且进给速度越大，纹理宽度和深度相差越大。     

枪钻加工工艺参数对喷油器体中孔加工质量的影响

针对目前对枪钻钻削深孔工艺参数的设置无理论依据,为研究工艺参数对喷油器体中孔钻削质量的影响,以提高深孔加工的质量,通过单因素实验法分别研究分析切削速度、进给速度、油压等工艺参数对深孔的直线度、圆度和孔平行度以及孔径偏差的影响规律。加工结果分析表明:随着切削速度的增加,直线度误差呈减小趋势,圆度和孔平行度误差呈现先减小后增大趋势,孔径偏差呈上升趋势。随着进给速度的增大,直线度呈现V形波动上升,但增幅不大,圆度误差呈下降趋势,孔平行度呈上升趋势,当进给速度为60 mm/min时,孔径偏差最小,孔径尺寸与刀具最稳合。深孔直线度误差随着切削液油压增大而增大,圆度误差随着油压的增大呈现先减小后增大的趋势,油压为12.5 MPa时,圆度误差最小;孔平行度和孔径偏差都呈现先减小后增大的趋势,在油压为11~12.5 MPa时,误差较小。     

五轴数控机床旋转轴几何误差测量与建模

利用球杆仪对五轴数控机床旋转轴的几何误差进行了测量及建模。在测试中,五轴数控机床采用两个平动轴和一个旋转轴同步运动,球杆仪采用径向、切向和轴向三种测试路径,并在此基础上对其进行几何误差建模。     

滚珠丝杠粗糙度和螺距误差影响因素的正交分析

针对表面粗糙度和螺距误差对滚珠丝杠性能的影响,通过正交试验对磨削过程中影响滚珠丝杠粗糙度和螺距误差的因素:砂轮转速、修整进给速度、丝杠转速、磨削深度进行试验探究,确定各因素对滚珠丝杠性能影响的主次顺序和最佳组合。研究发现,磨削过程中,粗糙度最小的工艺参数组合为砂轮转速1 144 r/min,修整进给速度208 mm/min,丝杠转速16 mm/min,切削深度2μm。以上参数影响滚珠丝杠表面平均粗糙度的主次顺序为:砂轮转速→修整进给速度→磨床丝杠转速→切削深度。螺距误差最小的工艺参数组合为砂轮转速1 144 r/min,修整进给速度208 mm/min,丝杠转速16 mm/min,切削深度1μm。以上参数影响滚珠丝杠螺距误差的主次顺序为丝杠转速→磨削深度→修整进给速度→砂轮转速。