数控机床误差检测及补偿技术研究进展

随着精密制造业的发展,加工件成型难度和表面精度的要求不断提高,一般数控加工设备生产的零部件标准已经不能满足航空航天、船舶、轨道交通等高尖端行业需求。针对数控机床误差检测与误差补偿技术领域,具体阐述激光干涉仪、球杆仪、平面光栅、R-test和机器视觉等检测仪器的应用方法,分析数控机床几何误差、热变形误差和切削力误差的补偿技术,并对机器视觉技术在数控机床误差检测和补偿领域的应用进行了总结。最后结合数控机床误差检测及补偿技术中尚需解决的问题,对提高数控机床精密性进行了展望。     

卧式加工中心误差建模与补偿技术的研究

对卧式加工中心进行误差补偿是提高其加工精度的重要手段.文章基于多体系统理论,在分析了卧式加工中心误差的特性后,针对该机床建立了综合空间误差模型及刀具姿态误差模型,给出了数控指令的修正算法,并在此基础上开发了误差补偿软件,进行了仿真试验.试验展示了刀具轨迹补偿前后对比及数控指令修正前后的G代码对比.试验结果表明:文中针对卧式加工中心的误差建模正确可行,采用的补偿方法切实有效,通过修正数控指令的方式,跨越了数控系统硬件制约,达到了误差补偿的目的.     

华中HED-21S数控实验台螺距误差补偿的研究

螺距误差是造成数控机床加工精度下降的重要原因之一.针对华中HED-21S数控实验台产生的螺距误差,通过分析螺距误差补偿原理,对z轴误差进行了补偿.实验结果表明:利用螺距误差补偿消除传动部件间隙,能够提高数控机床的定位精度和重复定位精度.     

数控机床三维空间误差建模及补偿技术研究

为了提高数控机床的加工精度,解决由机床三维空间误差引起的工件加工质量降低的问题,在研究多体系统理论误差建模技术的基础上,提出离线补偿和嵌入式补偿两种补偿策略。离线补偿是基于数控加工程序的修正补偿,将机床三维空间误差映射到数控加工程序,通过修改加工程序实现对机床的三维空间误差补偿;嵌入式补偿是基于数控系统的在线补偿,将机床三维空间误差融合到数控系统中,通过修正数控系统中的数据流实现对机床的三维空间误差补偿。实验表明,在不影响机床可靠性的前提下,两种补偿策略均显著提高了数控机床的加工精度。     

经济型数控冲床定位误差补偿技术

在分析了经济型数控冲床定位误差产生原因的基础上，提出了一种由软件实现定位误差补偿的方法，建立了其定位误差补偿的数学模型，并在实践中得到了很好的应用。对各种经济型点位数控机床的定位误差补偿有一定的参考意义。     

数控割字机轮廓误差的预测补偿控制

为降低高速高精度数控机床的加工轮廓误差,文章提出一种轮廓误差预测补偿方法,不仅在直线和曲线切割中进行轮廓半径误差补偿,还在尖角处进行刀半径补偿和位置跟踪误差补偿。以数控割字机为平台进行补偿方法验证,补偿后轮廓误差大幅度降低,充分证明该补偿方法对提高数控机床加工精度和加工效率的实用价值。     

数控机床导轨变形误差补偿技术研究

针对机床导轨变形特别是大型、重型机床的导轨变形降低加工精度的问题,提出了利用软件误差补偿技术来消除导轨变形对加工精度的影响.以数控车床为例,分析了导轨变形对加工零件的影响,提出了利用最小二乘法拟合导轨变形曲线,阐述了利用指令修正技术进行误差补偿的原理,为进行数控机床全局误差补偿提供了理论依据和技术参考.对CK6140型数控车床进行了补偿,有效地改善了加工精度.     

数控机床热误差的模型预报补偿

阐述了数控机床热误差补偿技术的基本概念，提出了一种基于人工神经网络的数控机床热误差模型预报补偿系统，介绍了该方法的原理，并对该系统的建立及相关技术进行了讨论。     

基于激光跟踪仪的数控机床空间误差测量及补偿

为了改变机床空间误差综合性的测量手段和补偿技术在国内机床制造和生产中应用较少的现状和研究数控机床空间精度提升方法，介绍数控机床平动轴的21项误差和激光跟踪仪的空间误差测试原理，阐述测量与辨识机床空间误差的步骤和方法。在桥式五轴加工中心上进行空间误差测试，给出数控机床空间误差结果，并生成误差补偿文件，通过西门子的VCS功能进行了误差补偿。并对比分析了补偿前后的21项误差，对补偿前后数据的差异进行原因分析，并通过对机床空间体对角线的测量验证了空间误差测量与补偿的实际效果，补偿后误差缩小为原来的11.2%,应用该技术能够大大提高机床的空间精度。     

数控铣镗床滑枕下垂补偿系统

提出了可行的数控落地铣镗床下垂补偿方案，使数控机床滑枕伸出时由于自重弯曲产生的精度误差得以修正。     

Accuracy enhancement of five-axis CNC machines through real-time error compensation

Although error modeling and compensation have given significant results for three-axis CNC machine tools, a few barriers have prevented this promising technique from being applied in five-axis CNC machine tools. One crucial barrier is the difficulty of measuring or identifying link errors in the rotary block of five-axis CNC machine tools. The error model is thus not fully known. To overcome this, the 3D probe-ball and spherical test method are successfully developed to measure and estimate these unknown link errors. Based on the identified error model, real-time error compensation methods for the five-axis CNC machine tool are investigated. The proposed model-based error compensation method is simple enough to implement in real time. Problems associated with the error compensation in singular position of the five-axis machine tool are also discussed. Experimental results show that the overall position accuracy of the five-axis CNC machine tool can be improved dramatically.     

数控机床平动轴误差辨识及补偿研究

为了大幅提升数控机床平动轴的运动精度,从而满足当代数控系统对其高精度的要求,针对机床平动轴的空间几何误差开展了深入研究,提出了可以有效辨识平动轴空间几何误差的便捷方法,并基于齐次坐标变换原理建立了平动轴空间几何误差的辨识模型;针对机床平动轴定位误差的特性,提出了可以实现有效补偿的增量式误差补偿原理,并建立了相应的误差补偿模型。经验证,所提出的平动轴误差辨识法和增量式误差补偿原理不仅理论正确,而且可以大幅地提高机床平动轴的定位精度。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。     

基于FANUC系统的螺纹误差测量与补偿

螺距误差是影响数控机床加工精度的重要因素.根据误差产生原因,介绍数控机床螺距误差补偿的依据和原理;以某一型号数控车床为例,详细说明了利用激光干涉仪实现误差测量及补偿的具体方法.结果表明,该补偿方法能较大程度提高数控机床的加工精度.     

XK714/1数控铣床螺距误差补偿

数控机床的定位精度是影响其高精度性能的一个重要方面,因而也是数控机床验收和检测的重要指标之一。螺距误差是影响定位精度的重要因素,通过螺距误差补偿能够有效改善机床的定位精度和加工精度,对数控机床的使用和维护具有重要意义。对数控机床反向间隙补偿和螺距误差补偿的原理及测量方法进行深入研究,并针对XK714/1数控铣床FANUC 0M系统的螺距误差进行补偿,取得了良好的补偿效果,说明对滚珠丝杆传动机构的反向偏差与螺距误差进行补偿是恢复和提高机床精度的一种重要手段。     

Computer-aided accuracy enhancement for multi-axis CNC machine tool

A computer-aided error compensation scheme has been developed to enhance the accuracy of multi-axis CNC machine tools by compensating for machine geometric and thermal errors in software way. Stationary geometric errors including the coupling effect of linkage errors between machine slides are calibrated off line. Dynamic thermal errors are predicted on line by an artificial neural network model. Because machine errors are variant with the cutting time and slide positions, a PC based compensation controller has been developed to upgrade commercial CNC controllers for real-time error compensation. The real-time compensation capability is achieved by digital I/0 communication between the compensation controller and CNC controller without the need of any hardware modification to the machine servo-drive loops. The compensation scheme implemented on a horizontal machining center has been proven to improve the machine accuracy by one order of magnitude using a laser interferometer and cutting test.     

半闭环数控机床误差补偿技术研究

为提高半闭环数控机床的位置精度,建立半闭环位置控制数学模型,研究机床传动误差的补偿机理,构造半闭环误差补偿控制模型,并通过一个实例验证了该误差补偿方法的有效性。     

数控机床在线检测系统的定位误差补偿实验研究

为了提高数控机床在线检测精度,研究机床各个轴的定位误差对数控机床在线检测精度的影响。针对数控机床误差补偿进行实验研究,采用激光干涉仪在数控机床上测量出各个轴的定位误差,将各个轴的定位误差依次进行补偿;并以Visual C++6. 0为工具,编写了三次样条曲线的算法程序,将测量的数据点拟合成一条曲线,达到可以预测机床任意点误差的效果;进行标准块检测实验。结果表明:在数控机床在线检测系统中实施误差补偿,效果较为明显,利用补偿软件可以实现对数控机床任意点进行补偿。     

基于数据驱动的凸轮磨削轮廓误差补偿

针对数控凸轮磨削机床在加工过程中存在的周期性、重复性轮廓误差和不易建模等问题,提出一种基于数据驱动的轮廓误差补偿策略。在数控凸轮磨削机床的单轴伺服跟踪系统中加入无模型自适应迭代学习控制,该方法沿迭代轴引入伪偏导数,将复杂的非线性系统动态线性化处理。针对两轴之间由于伺服跟踪误差不同导致的滞后量不同,利用交叉耦合迭代学习控制,将补偿量按照交叉耦合系数反馈到单轴伺服控制系统中,实现对凸轮磨削轮廓误差的补偿。最后通过仿真实验验证了提出的轮廓误差补偿策略可以有效减小凸轮的轮廓误差,提高了数控凸轮磨削机床的加工精度。