能够进行热误差补偿的加工中心在线检测软件的研究

研究了加工中心在线检测软件误差补偿技术，基于Windows平台开发了误差补偿软件，并对软件开发中的关键技术：建立检测系统的几何误差与热误差综合模型，测头误差处理技术进行了研究。可以同时对测头误差、机床几何误差与热误差进行补偿，有效地提高了在线检测精度。软件系统在MAKINO立式加工中心上进行了实验验证。     

基于热误差补偿的加工中心在线检测软件的研究

对加工中心在线检测软件误差补偿技术进行研究,基于Windows平台开发了在线检测误差补偿软件,并对软件开发中的关键技术：建立检测系统的几何误差与热误差综合模型,测头误差处理技术进行了研究。该检测软件可以同时对测头误差、机床几何误差与热误差进行补偿,有效地提高了在线检测精度。软件系统在MAKINO立式加工中心上进行丁实验验证。     

基于平面光栅的加工中心几何误差辨识研究

本文运用齐次坐标变换原理和刚体假设，利用加工中心刀尖点到工件的封闭特性，推导出了包含21项几何误差的数学模型，基于平面光栅测量辨识出全部几何误差，同时还介绍了平面光栅的结构，工作原理和特点等。建立误差的模型和辨识误差的方法具有通用性，可以推广到其它多轴数控机床误差建模和误差辨识的分析之中。     

四轴联动加工中心几何误差软件补偿技术研究

以多体系统理论为基础,通过分析位移变换矩阵和位置变换矩阵,建立了四轴联动加工中心的几何误差模型.基于Windows平台开发了误差补偿软件,可以对测量数据进行机床几何误差的软件补偿,有效地提高了在线检测精度.软件系统在MAKINO立式加工中心上进行了实验验证,补偿效果明显.     

提高轮廓加工误差联机检测精度的研究

在数控机床或加工中心上采用联机检测轮廓加工误差的方法，不用价格昂贵的坐标测量机，具有简单、省时、经济的特点。文章分析了数控机床或加工中心的直线运动误差对联机检测轮廓加工误差精度的影响，并测量出了加工中心的几何运动误差，提出了消除机床几何运动误差影响，提高轮廓加工误差联机检测精度的方法。实验结果表明，所采用的方法可以明显提高轮廓加工误差联机检测精度。     

基于敏感度分析的机床关键几何误差元素辨识与评定

为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,以PCV-620立式加工中心为研究对象,采用多体系统理论建立机床空间误差模型,从而得到机床几何误差元素与机床精度之间的关联函数。对空间误差模型进行灵敏度分析,获得机床各运动方向的局部灵敏度系数,完成机床关键几何误差元素的初步辨识。以局部灵敏度系数为基础,提出一种与局部灵敏度系数和工作空间中任意位置处的几何误差元素值相关的全局灵敏度系数计算方法,将其作为机床关键几何误差元素的辨识和评定标准,分析得到PCV-620立式加工中心的关键几何误差元素包含3项定位误差、3项垂直度误差和5项直线度误差。     

加工中心主轴热误差实验分析与建模

以TH6350卧式加工中心为对象，构建了一套基于虚拟仪器系统的温度场和主轴的各项热误差。运用多元回归分析方法建立了加工中心主轴的热误差模型，采用模型聚类分析方法和逐步回归方法对模型进行了分析和优化，并提出了基于PC的误差补偿策略。     

精密卧式加工中心的软件误差补偿技术研究

以某款精密卧式加工中心为研究对象,以西门子840D数控系统为平台,给出了机床轴运动的综合几何误差模型,阐述了综合几何误差的软件补偿实现方案,并利用激光干涉仪对上述补偿方案进行了实验验证。实验结果证明了该软件误差补偿方法的有效性。     

车铣复合数控机床几何误差补偿技术的研究

研究车铣复合数控机床存在的几何误差问题。根据车铣复合数控加工中心的结构特点,以多体系统运动学理论为基础,采用低序体阵列描述车铣复合加工中心的拓扑结构,分别建立了车铣复合数控机床的车削模式和铣削模式的精密加工方程,并设计误差补偿软件和进行仿真试验。实验结果表明:运用多体系统运动学理论建立的车铣复合数控加工中心几何运动误差模型是正确的;软件误差补偿提高了车铣复合数控加工中心的加工精度,效果明显。     

立式加工中心关键几何误差判定与量化验证

针对现阶段机床空间误差模型不完整且传统灵敏度分析存在局限性,导致其关键几何误差溯源不准确,以及关键几何误差判定结果难以量化验证的问题,以某立式加工中心为研究对象,提出一种机床关键几何误差判定与量化验证方法。以旋量理论为基础,研究某立式加工中心空间误差建模,以输出机床完整空间误差模型;在此基础上,以基于传统局部灵敏度分析为基础,利用误差贡献度因子判定机床关键几何误差;借助数值模拟实验对判定结果进行量化验证。结果表明：相较于传统灵敏度分析结果,利用误差贡献度因子判定关键几何误差的结果更准确;基于误差贡献度因子的判定结果,不仅能量化几何误差相对机床空间误差的影响程度,同时可为机床部件制造精度设计提供理论参考。     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

Derivation of machine tool error models and error compensation procedure for three axes vertical machining center using rigid body kinematics

Volumetric positional accuracy constitutes a large portion of the total machine tool error during machining. In order to improve machine tool accuracy cost-effectively, machine tool geometric errors as well as thermally induced errors have to be characterized and predicted for error compensation. This paper presents the development of kinematic error models accounting for geometric and thermal errors in the Vertical Machining Center (VMC). The machine tool investigated is a Cincinnati Milacron Sabre 750 3 axes CNC Vertical Machining Center with open architecture controller. Using Rigid Body Kinematics and small angle approximation of the errors, each slide of the three axes vertical machining center is modeled using homogeneous coordinate transformation. By synthesizing the machine's parametric errors such as linear positioning errors, roll, pitch and yaw etc., an expression for the volumetric errors in the multi-axis machine tool is developed. The developed mathematical model is used to calculate and predict the resultant error vector at the tool–workpiece interface for error compensation.     

Position geometric error modeling,identification and compensation for large 5-axis machining center prototype

This paper presents a position geometric error modeling, identification and compensation method for large 5-axis machining center prototype. First, regarding the prototype as a rigid multi-body system, a geometric error model has been established, which supports the identification of position geometric error associated with a translational axis by using laser interferometer, and a rotational axis by using laser tracker. Second, based on this model, an improved identification approach named as virtual rigid-body is put forward for calculating positioning error of each large translational axis. Detailed derivation of a generalized matrix equation is given. Third, analytical models based on the least-squares theory were adopted to compute error values at an arbitrary position for error compensation. Finally, the identified position geometric errors were compensated by using recursive software-based error compensation method. The results show that the position accuracy of large machining center prototype has been improved with compensation and up to the design requirements.     

机床空间精度预测与NC代码补偿研究

以某立式加工中心为研究载体,提出一种空间精度补偿技术。以旋量理论为基础,在充分考虑机床切削点空间位置的基础上,建立包含全部几何误差的立式加工中心空间精度模型,同时输出空间精度显示预测模型。针对传统空间精度补偿不充分的局限性,将空间精度补偿思路转换为NC代码最优化问题,基于遗传算法求解该最优化问题,通过实验验证优化结果的有效性。结果表明：基于旋量理论的机床空间精度建模包含21项几何误差,空间精度预测结果较为准确;基于NC代码最优化的空间精度补偿技术使得机床空间定位精度最大补偿率为90.94%,验证了所提方法的有效性。     

基于多体系统理论的车铣中心空间误差模型分析

数控机床的误差建模是进行机床运动设计、精度分析和误差补偿的关键技术,也是保证机床加工精度的重要环节.本文利用多体系统理论来构建超精密数控机床的几何误差模型,该模型简便、明确,不受机床结构和运动复杂程度的限制,为计算机床误差、实现误差补偿和修正控制指令提供了理论依据.在机床实际应用中,可以利用由精密机床误差建模所推导出的几何位置误差来修正理想加工指令,控制机床的实际运动,从而实现几何误差补偿,提高机床加工精度.     

Enhanced virtual machining for sculptured surfaces by integrating machine tool error models into NC machining simulation

Sculptured surface machining is a time-consuming and costly process. It requires simultaneously controlled motion of the machine axes. However, positioning inaccuracies or errors exist in machine tools. The combination of error motions of the machine axes will result in a complicated pattern of part geometry errors. In order to quantitatively predict these part geometry errors, a new application framework ‘enhanced virtual machining’ is developed. It integrates machine tool error models into NC machining simulation. The ideal cutter path in the NC program for surface machining is discretized into sub-paths. For each interpolated cutter location, the machine geometric errors are predicted from the machine tool error model. Both the solid modeling approach and the surface modeling approach are used to translate machine geometric errors into part geometry errors for sculptured surface machining. The solid modeling approach obtains the final part geometry by subtracting the tool swept volume from the stock geometric model. The surface modeling approach approximates the actual cutter contact points by calculating the cutting tool motion and geometry. The simulation results show that the machine tool error model can be effectively integrated into sculptured surface machining to predict part geometry errors before the real cutting begins.     

具有丝杠热误差补偿功能的在线检测软件的开发

文章结合丝杠热变形的非线性等特点,采用径向基函数神经网络方法建立丝杠热变形误差模型.同时基于Windows平台开发了相应的补偿软件,该软件可以同时对机床几何误差与主轴、丝杠热误差进行补偿,有效地提高了在线检测精度.软件系统在MAKINO立式加工中心上进行了实验验证,补偿效果明显.