车间多机床热误差补偿技术研究

针对车间多机床热误差补偿问题,提出了一种温度分布式采集、集中式建模计算的方法。下位机终端以STM32F1为核心,实现机床敏感点温度采集、补偿值数控系统交换等;上位机服务系统采用.NET平台AForge框架开发,并基于机床特性构建相应的粒子群优化BP神经网络热误差模型,实现了异构机床的集中热误差补偿计算。通过无线路由器及WDS无线桥接功能模块,扩展无线网络空间范围,热误差补偿终端与上位机服务基于Modbus TCP协议通信。通过功能测试及性能验证,上下位机系统工作稳定,具有良好灵活性及扩展性,有效简化了车间多机床的热误差补偿过程。     

基于灰关联分析的热误差测点优化

针对影响机床热误差建模的机床温度场分布问题,提出了优化热关键点的新方法.借助于灰色系统理论的关联度分析方法,根据现场测得的统计数据序列,建立了灰关联分析模型,通过计算布置于机床上各个温度布点的温度传感器的温度采样序列值同机床定位误差之间的绝对灰色关联度值,最终从32个温度测点当中选择了4个点用于建立热误差补偿模型.最后基于四个测温关键点建模对Z轴的定位误差进行了补偿实验,结果证明补偿效果较好,所提出的热误差测点优化研究可以有效提高热误差模型的鲁棒性.     

基于ARM11机床热误差实时补偿器研究

为了提高机床精度,利用温度传感器采集其关键点温度,以ARM11_Linux开发板为主体,嵌入多元线性回归算法,对Fanuc机床的主轴热误差实时补偿研究。设计了3个模块,即温度采集分析模块、热误差建模及实时补偿模块和机床接收数据模块。利用S3C6410开发板移植了QT界面,良好的人机界面便于动态监视数据。实验证明:该补偿器是可行的,且具有良好的补偿效果。     

精密研抛数控机床几何误差与热误差复合建模及其补偿研究

为了提高精密研抛数控机床的加工精度,对研抛数控机床的几何误差与热误差进行了研究与分析,发现随着机床相关部件温度的不断升高直至热稳态,机床的定位误差也不断增加到稳态值,验证了几何误差和热误差是精密及超精密加工误差的主要来源。综合考虑了机床复合误差的不同特点并进行误差分离,提出了基于牛顿插值算法和最小二乘法的几何与热复合误差建模方法,依据复合误差模型进行补偿实验,补偿后机床冷态下定位误差值从3.5μm降至1.2μm,误差降低了65.7%,热稳态后定位误差值从12.2μm降至1.9μm,误差降低了84.4%,实验结果证明复合误差模型计算简单、预测精度高、具有较好的鲁棒性,为提高机床的加工精度提供了理论与实践依据。     

模糊神经网络在精密卧式加工中心热误差的预测

为了提高精密数控机床的加工精度,减少精密机床的热误差,文章提出了模糊神经网络径向热误差的建模方法。以数控加工中心关键点的温度和主轴径向的热变形量的关系为基础,应用模糊神经网络建模法,采用精密卧式加工中心主轴径向热误差的数据,对机床主轴热误差进行建模与预报。从数控机床主轴建模试验结果分析表明,模糊神经网络预测模型能够较为精准的对机床主轴径向热误差的做出预测,在实际应用中有利于提高机床的补偿精度,对数控机床热误差补偿提供参照。     

基于FCM聚类和RBF神经网络的机床热误差补偿建模

热关健点的选择和热误差建模技术是决定热误差补偿是否有效的关键,对提高数控机床的加工精度至关重要.为了实现对数控机床热误差的补偿控制,文章利用模糊C均值(FCM)聚类方法,对机床上布置的温度测点进行优化筛选,将温度变量从20个减少到4个,然后给出了基于RBF热误差补偿建模方法.通过建模实例表明,文章提出的建模方法,在保证补偿模型精度的同时有效减少了温度测点,降低了变量耦合影响,并提高了补偿模型的鲁棒性.     

基于总线的数控系统嵌入式热误差补偿实现方法

热误差是影响机床加工精度的重要误差源。简要介绍THK6370卧式加工中心主轴热变形的测量及建模方法,详细阐述热误差补偿在基于总线的数控系统上嵌入式集成的方法,提出热误差补偿模块的软硬件设计方案,并开发补偿模块。在THK6370上进行实验验证,结果表明,加工精度提高了30%。     

环境温度变化引起的精密卧式加工中心热误差建模

环境温度变化引起的机床热误差建模是揭示热误差演化规律并进行热误差补偿的基础。以普通车间中一台精密五轴卧式加工中心为研究对象，分析了车间环境温度波动的特性，揭示了环境温度变化引起的机床热误差的形成过程。从工程实际出发，设计了含3个环境温度测点和多个机床温度测点的热误差实验。建立了考虑变量间共线性的岭回归热误差模型，并通过坐标下降法求解了模型参数。结果表明，提出的模型比传统单点和多点线性回归热误差模型的预测性能分别平均提高了约33%和22%,为后期热误差补偿提供了一种有效的参考模型。     

基于ARM_Linux的数控机床热误差补偿控制器的设计

以减小机床热误差,提高加工精度为主要目标,设计以S3C2440A处理器与嵌入式Linux操作系统为控制平台,运用BP神经网络建立误差模型的热误差补偿控制器。首先,控制器通过布置在机床关键温度点上的温度传感器采集加工中心的温度信号,该信号经温度采集模块处理后送到CPU处理器计算出温度值。同时,用激光干涉仪检测出机床对应时刻的误差值。BP神经网络模型根据温度值与误差值计算出综合误差补偿值。然后,将计算出的补偿值通过接口传送给CNC控制中心,CNC控制中心做出误差控制指令,修正机床热变形造成的被加工工件的尺寸误差。仿真实验结果表明了补偿效果的可行性。     

数控机床主轴热误差建模参数优化

数控机床主轴系统的热变形所引起热误差是影响其加工质量及效率的主要因素,因此,对机床主轴的热误差进行建模及补偿有着十分重要的意义,而建模的方法多种多样,其中利用最小二乘支持向量机法建模对于非线性系统效果良好并使模型具备更好的决策能力.文章对机床主轴温度场进行了实时的采集,并以此为基础以matlab为平台利用网格搜索法在相对更大的范围内针对最小二乘支持向量机建模时核函数的重要参数对(γ、σ)的选值进行优化,有效的提高了建模精度.     

数控机床的热误差建模与补偿研究

数控机床的热变形误差是影响其加工精度的主要因素。针对当前机床热误差难以解决的问题,提出一种融合模糊聚类理论、灰色关联理论和多元线性回归理论的热误差建模及补偿原理,通过应用于实验室自主研制的AGPM,经机床温度场的测点优化分析、多元线性回归求解,建立了精确的热误差补偿模型。经补偿验证,该原理理论正确、简单易行、稳定可靠,可以大幅减小机床的热变形误差。     

基于华中8型数控系统的热误差补偿技术研究

为满足机床精度要求,提出有传感器热误差补偿方法.详细介绍了热误差补偿原理,通过测试对比和数据分析,对机床的热误差问题进行实验研究.依据统计数据得出结论,将结论及方法应用于数控系统中,对数控系统热误差补偿模块进行完善.结果表明:传感器热误差补偿方法可以解决机床热误差造成的精度问题,广泛应用于机床质量检验.     

高精密数控机床的非线性误差分析、控制及补偿

误差控制及补偿是提高数控机床精度的重要手段,因此误差模型的建立与分析显得至关重要.本文详细阐述了数控机床几何误差、热误差、切削力误差和控制误差的基本概念、起因、建模及参数辨识,综述了误差研究现状,并对今后的研究方向进行了展望.对减小误差的控制策略和误差综合软件补偿两个方面进行了探讨.为提高数控机床的加工精度提出了可行的思路.     

BF-850B立式高速数控机床精度检测及误差补偿研究

机床在加工的过程中会因为物理变形和热变形,使得加工零件的精度难以保证,因此必须对运动中的影响机床精度的误差源进行误差分析及实时补偿。利用激光干涉仪和球杆仪对数控机床定位精度进行检测,并建立了关于机床变形的检测数据的数学模型,确定了定位误差补偿方法,同时以具体的数控机床为例进行了定位精度检测与误差补偿,最后对补偿效果进行了分析。结果表明：该定位误差检测及补偿方法具有可行性与实用性,使数控机床的定位精度得到了显著的提高。     

Statistical optimization and assessment of a thermal error model for CNC machine tools

The objective of a thermal error compensation system for CNC machine tools is improved machining accuracy through real time error compensation. The compensation capability depends on the accuracy of the thermal error model. A thermal error model can be obtained using an appropriate combination of temperature variables. In this study, the thermal error modeling is based on a correlation grouping and a successive linear regression analysis. During the successive regression analysis, the residual mean square is minimized using a judgement function, which, although simple, is effective in the selection of variables in the error model. When evaluating the proposed thermal error model, the multi-collinearity problem and computational time are both improved through the correlation grouping, and the linear model is more robust against measurement noises than the engineering judgement model, which includes variables with higher order terms. The modeling method used in this study can be effectively and practically applied to real-time error compensation because it includes the advantages of simple application, reduced computational time, sufficient model accuracy, and model robustnesss.     

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.     

卧式加工中心热变形控制与热误差补偿技术研究

从减少发热、控制温升、热误差补偿3个层次对卧式加工中心产品的热变形控制与热误差补偿技术进行了研究。第一层次从高精度功能部件的选用和润滑技术两方面研究减少机床的发热;第二层次从主轴温升控制、中空丝杠温升抑制、结构基础件温度控制等方面研究了冷却在控制关键部件的温升和均衡温度场中的作用;第三层次从数据采集、分析、建模等方面研究了热误差补偿技术。提出的各个层次控制热变形及热误差的具体技术和措施在实际产品中获得了应用,取得了优良的应用效果。     

数控机床热变形误差补偿技术

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过实时热变形误差补偿可以提高数控机床加工精度.本文在分析产生机床热误差的原理的基础上, 探讨了热误差的测量方法,利用多元线性回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型.应用数控系统的PLC补偿功能,对XH178加工中心加工过程中的热误差进行了实时补偿.实验结果表明误差补偿量达到80%以上.     

基于嵌入式传感装置的数控机床颤振实时补偿研究

针对数控机床加工时出现的颤振影响工件加工精度的难题,提出了基于嵌入式传感装置对数控机床颤振误差进行实时补偿的一种方法。首先,构建了CAN总线车间机床工作状态信息采集网络,并且采用PIC18F系列微处理器作为智能终端,移植TCP/IP协议,实现了机床各轴加速度数据的采集;然后,将数据打包通过无线网络通信模块将数据上传至上位机,上位机服务器系统通过数据筛选、分析和解包显示相关信息;最后,通过加速度传感器信息和颤振误差补偿模型计算数控机床颤振补偿值。实验结果表明：该嵌入式系统对数控机床加工精度有着良好的改善、可靠性好,并且有效地提高了车间机床的加工效率。     

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.