数控机床定位精度测试与补偿

精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高,对数控机床的精度提出了更高的要求。在数控机床上对各种误差进行检测和补偿是保证加工质量的有效途径。重点介绍用步距规测量数控机床定位精度的原理和方法,利用所测量的值对数控机床的定位误差进行补偿,可提高数控机床的定位精度。     

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。     

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.     

外圆高速磨削颤振可靠性研究

磨削颤振严重影响了加工精度和表面质量，以外圆高速磨削为研究对象，基于再生颤振机理，建立了工件-砂轮动力学模型，求解了理论临界磨削深度，并绘制了稳定性叶瓣图；考虑动力学参数的不确定性，建立了磨削加工系统可靠性模型，采用改进一次二阶矩法求解磨削深度的可靠性；通过模态试验获得系统频响函数，并计算了磨削颤振可靠度；最后，选取15种工况开展颤振可靠性磨削试验，并通过工件表面振纹对颤振进行辨识。结果表明稳定性叶瓣图预测结果可能存在误差，利用磨削颤振可靠度对其评判，可提高预测结果的准确性。     

半闭环数控系统滚珠丝杠副的误差补偿

高精度的滚珠丝杠价格较高,因保证加工精度而在普通的数控机床中使用高精度的丝杠会增加生产成本.为了解决加工精度和成本的矛盾,本文利用激光干涉仪进行误差测量,通过相关的软件对数控机床的定位误差进行补偿,从而保证了加工中使用低精度的丝杠也能生产出高精度的零件,达到了降低生产成本,同时又能保证加工精度的目的.     

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。     

基于PMAC数控机床定位精度控制研究

数控机床定位精度和重复定位精度直接影响数控机床的加工精度。通过分析影响数控机床定位精度的原因,利用系统螺距误差补偿方法对数控机床进给系统的定位精度进行补偿。试验结果表明：该误差补偿策略显著提高了系统的位置精度和运动精度,为提高机床的加工精度奠定了基础。     

微线段插补的高精度算法研究

为了在加工误差允许范围内的情况下,实现轨迹连续加工和保证拐角处的精度,进而使得数控机床的总体加工精度得到有效的提高。在微小线段连续插补算法的基础上进行改进,提出了一种新的插补算法。通过采用"虚三角插补"的方式,在不损失拐点精度的情况下,不仅保证加工速度的连续性,而且大幅度提高加工精度,所提出的高精度微线段插补算法对高性能数控机床的研制具有一定的参考价值。     

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.     

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。     

一种大数据驱动的机床组群互学习精度优化方法及验证

数控机床目前急需解决效率提高和精度保证的问题,传统数控机床难以精确、全面地预测和优化各种加工工况下的误差。提出一种通过应用制造大数据来提高数控机床组群整体性能的新思路和实现方法,使机床组群能够以单台机床无法实现的速度进行学习和精度优化,研究制造过程数据的特点和表征方法。实验表明：大数据模型驱动下的机床组群互学习精度优化加工方法,加工精度和表面质量明显优于普通传统数控加工方法,实现了数控铣削的高效高质量加工。     

滑枕综合热补偿研究

新设计的滑枕热伸长补偿机构消除了滑枕达到热平衡之前因热变形造成的瞬态热误差。通过试验,测出机床达到热平衡后主轴的温度误差和机床对应的温度场,并利用最小二乘法拟合出该误差和温度值之间的数学模型,将数学模型输入数控系统中进行机床主轴的稳态热补偿,即温度误差补偿。这两种热补偿相结合的方式进一步提高了机床的加工精度,保证了数控龙门柔性生产线各种零件的加工精度要求。     

提高数控加工质量的工艺措施

在数控加工中,除了受机床、刀具、夹具的制造误差和安装误差的影响外,加工质量还与数控加工中所采取的工艺措施密切相关。从加工工艺角度出发,论述了提高数控加工精度和零件表面加工质量的若干措施,以利于高效地使用数控机床。     

Feed speed scheduling method for parts with rapidly varied geometric feature based on drive constraint of NC machine tool

As the existence of rapidly varied geometric feature and during the NC manufacturing process of this kind of parts, the actual moving speed of the workbench of the NC machine tool cannot reach the feed speed set in the NC program timely due to the drive constraint of NC machine tool. Furthermore, the machine tool would vibrate violently with the drive constraint when employing the constant machining parameter to process the parts with rapidly varied geometric feature, which seriously restricts the improvement of processing this kind of parts with high quality and high efficiency. In order to manufacture such parts with high quality and high efficiency, a sub-regional processing method with variable machining parameters is proposed. Firstly, the generation mechanism of the machining error is studied, and its mathematical model is built. Then the change rule of the machining error influenced by the curvature and the NC programmed feed speed is found out. Finally, taking the drive constraint and the machining error requirement into account, the relationship between the programmed feed speed and the curvature is established, and the corresponding programmed feed speeds to different curvatures are obtained. Taking the NC machining of the edge line of spiral microstrip antenna, which is an equiangular spiral, for example, the experiment results show that compared with the machining result with constant machining parameter, the maximum machining error of the sub-regional processing method with variable machining parameters decreases by 35.51% and the average value of the machining error decreases by 46.65%. For another example, the clover rose line is machined and the processing quality is also improved. This study proves that the method distributing the programmed feed speeds based on the curvature variation can improve the machining precision and ensure processing efficiency, and provides an effective method to manufacture parts with rapidly varied geometric feature.     

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.