数控机床光栅测量系统及其维修

光栅测量系统是中、高档数控机床构成闭环数控系统的重要组成部分。由它来测定数控系统的位置和速度 ,发送反馈信号给ＣＮＣ装置。它直接影响数控机床的加工精度。因此 ,对于高精度的数控系统来说是必不可少的测量系统。而德国海德哈因(ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ)公司的光栅测量系统 ,目前在数控机床中应用很广泛。　　 一、光栅测量技术的特点1.光栅尺的栅距与步距决定光栅尺的精度(1)封闭式直线光栅的栅距为 5 0线 /ｍｍ ,对于高精度的栅距 10 0线 /ｍｍ ,对栅距可以进行 4～ 10 0倍频细分 ,能够实现测量步距从 0 1～ 10 μｍ。(2 )开启式直…     

普通经济型数控车床在线检测技术的研究

以CCD传感器为基础,研究了在普通经济数控车床上实现在线检测的直径测量系统,并简要分析了测量系统所产生的测量误差,以满足现代工业对零件高精度的要求。在我国经济型数控机床仍然占据着较大比例的现阶段,该方法是将经济型数控机床改造成为加工精度高的加工设备的经济可行措施之一。     

数控机床检测功能开发

文章利用数控机床坐标轴移动的特性，将数控机床功能加以扩展。在数控机床上附加测量头、控制盒、摄像头及计算机装置组成的测量系统，使数控机床具有一定的检测功能。论文首先介绍了检测系统的总体方案，然后介绍了系统的硬件配置及软件设计。     

数字刀具测量系统的研究

刀具的几何参数是影响数控机床加工精度和生产效率的重要因素。研究了基于计算机视觉检测技术的高精度刀具测量系统,分析了运行原理和功能模块,并对关键技术做了论述。系统实现了对刀具的刀尖切削特征点、圆弧半径和切削角参数的自动精确测量,并将数值反馈到数控机床刀具数据库,具有较高的效率、精度和自动化程度。实验结果证明,系统测量重复性精度可达3μm。     

面向自由曲面零件的在线检测技术研究现状

数控机床在线检测系统是集数控机床、测头及计算机等为一体的高度集成化系统.高精度在线检测是实现柔性制造系统连续可靠工作的重要手段,是保证数控机床加工精度和效率的重要措施.在航空、汽车、模具等现代工业生产中出现了越来越多的自由曲面零件,这对测量系统提出了更高的要求,因而对具有自由曲面的零件进行高精度高效率的检测将是当前的一个重要研究方向.本文主要介绍自由曲面零件的在线检测技术在国内外的研究现状与进展,包括检测系统开发、自由曲面零件的接触式测量及路径规划和误差补偿等3部分,指出了目前在该领域存在的有待于进一步解决的关键问题.     

基于RBF神经网络的高精度数控机床可靠性分析方法

高精度数控机床可靠性分析能够快速解决数控机床故障问题。为提高高精度数控机床可靠性分析准确性，设计一个基于RBF神经网络的高精度数控机床可靠性分析方法。应用多体系统模型，对数控机床建模，提取机床内部特征，对故障数据分类处理，完成故障数据分布拟合。在此基础上，建立数控机床可靠性评价指标，训练RBF神经网络，实现高精度数控机床可靠性分析。实验结果表明：所提出的高精度数控机床可靠性分析方法的定位误差较小，能够准确统计出数控机床的故障模式频次，确保了可靠性分析效果，提高了数控机床可靠性分析准确性。     

数控机床交流伺服系统运动控制器的研究

针对发展高精度数控机床的要求，在数控机床交流伺服控制系统中，采用带速度和加速度前馈的数字PID调节器与数字阶式滤波器构成的复合控制器，可以显著提高控制系统的精度，大大降低跟踪误差。实验结果表明，这是一种切实可行的控制方法。     

基于高精度位移传感器的机床主轴热变形实时测量

文章研究了高精度位移传感器在数控机床主轴热变形测量中的应用。考虑到数控机床主轴热变形在热误差研究中的重要性，文中利用基恩士公司生产的高精度CCD激光位移传感器和涡电流位移传感器，对数控机床主轴的热变形进行了实时测量。实验结果表明，所测立式铣床主轴热变形沿Y轴方向最大，在主轴转速5000r／min的条件下，约为41μm。     

数控机床上测头系统测量程序的开发

测头系统是一种高精度的检测装置,安装在数控机床上可实现刀具测量、基准面找正、工件坐标设定、工件在线检测等功能.在对测头系统的作用、组成、工作原理进行分析的基础上,以在加工中心上自动找正凸圆圆心为例,介绍测头系统测量程序的编制方法,使数控机床的操作变得更加简单、便捷、精确、高效,同时为其他相关程序的编制提供参考.     

三维测头在数控加工中的应用

以三维触发式测头为核心的数控机床在线测量系统,能够保证数控机床精度,扩大数控机床功能,改善数控机床性能,提高数控机床效率。用户可以通过编程在加工中进行主动测量。分析了自动测量系统的原理,研究了利用宏程序实现型腔检测、寻找孔的中心、调整磨损补偿的自动测量过程。     

光栅尺的防护设计与研究

光栅在应用中容易出现被切削液污染、被铁屑划伤的现象,从而使测量精度受到影响,甚至导致光栅无法工作。通过分析光栅的结构原理以及工作原理,结合数控机床的工作要求,设计出光栅防护装置,使光栅尺在封闭防护的条件下正常工作,保证了数控机床闭环控制的高精度、精确性。     

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。     

数控机床热误差建模及预测方法分析

热误差作为制约数控机床加工精度的关键因素,在重型数控机床上表现得尤为明显。以重型落地镗铣床为例,根据热误差测量试验数据,分析重型数控机床温度场特性,并基于兼顾相关系数和欧式距离的系统聚类准则,对温度测点系统进行优化,以减小温度测点间共线性。通过优化温度测点,采用多元线性回归分析,建立重型数控机床热误差预测模型。由现场试验可知,建立的热误差预测模型可将均方根误差控制在10μm以内,有效地提高了热误差预测精度。     

数控车床位置检测全闭环控制的设计与实现

位置检测系统对保证数控机床的加工精度和速度起着决定性的作用。文章通过位置检测全闭环控制系统的组成、位移检测与测量、光栅尺在数控车床上的结构设计及与系统相关的各种间隙补偿的适配设置和参数调整,论述了数控车床基于伺服驱动的位置检测直接测量系统全闭环控制的设计与实现。     

基于SERCOS-Ⅱ的机床数控系统实时通信与同步控制研究

现代数控机床和加工中心对实时接收数据和同步运动控制提出了更高的要求.论文对脉冲式数控系统进行简要述评的基础上,提出了基于SERCOSⅡ串行实时总线通信的机床数控系统架构:以运动控制器为主站,进给伺服驱动器为从站的主从式环形网络,并以通信周期为基准协调该多CPU结构.论文将提出的系统用于XKHL650型立式加工中心数字化控制,并提出了各进给轴伺服驱动电流环同步控制方法.该方法使各进给轴伺服驱动电流指令达到1μs的同步精度,从而保证了机床各进给轴动作的一致性.实验和加工运行表明基于SERCOSII总线通信的数控系统满足高实时性高精度的加工要求.     

三轴数控机床静态精度设计研究进展

国内三轴数控机床存在精度低和可靠性差的问题,而机床精度和可靠性可通过合理的静态精度设计方法得以保证.机床静态精度设计方法包括加工精度稳健设计方法和静态几何精度设计方法,针对两种精度设计方法的衔接合理性和工程应用实用性低的问题,在深入调研机床静态精度设计研究成果的基础上,从机床空间误差建模、平动轴几何误差元素辨识、关键几何误差元素溯源和加工精度稳健设计以及静态几何精度设计这5个关键问题着手,分别给出具体的解决方法,并形成一套完整的三轴数控机床静态精度设计系统实施方案,为完善机床几何精度设计和静态几何精度设计提供了参考.     

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。     

电气隔离在数控机床电气控制线路上的应用

数控机床广泛应用于机械加工领域,通过对数控机床电气控制系统工作原理以及数控机床常见干扰的分析,探讨了相关的电气隔离技术,提出了数控机床抑制干扰而采取的电气隔离的技术措施.     

基于离散傅里叶变换的永磁同步电机驱动系统电流测量偏置误差在线补偿方法

电流反馈信息的准确测量是永磁同步电机驱动系统高性能运行的重要前提。对于实际控制系统,由于器件温漂、老化和非线性等各种因素,电流传感器和相关调理电路会出现电流测量误差,其中电流测量偏置误差将引起频率为一倍电频的转矩与转速脉动,降低永磁同步电机控制性能。在详细分析电流测量偏置影响的基础上,探究闭环控制对电流谐波幅值的影响,指出闭环控制系统将影响电流谐波幅值,传统分析结果不再成立。针对这一问题,提出一种基于离散傅里叶变换的永磁同步电机驱动系统电流测量偏置误差在线补偿方法。在电机运行过程中实时提取电流脉动并有针对性地进行电流测量误差补偿,以消除由于测量偏置误差导致的转矩与转速脉动。与传统方法相比,所提方法无需定子电阻或转动惯量等电机参数。最后,通过数控机床用交流永磁同步电机验证了所提算法的有效性。     

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。