基于误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法

为了减小由于进给系统动态特性造成的多轴联动加工轮廓误差,提出了一种基于轮廓误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法。首先建立了关于轨迹曲率、加工速率及进给系统动态特性参数的轮廓误差模型;然后根据读取的插补数据,利用轮廓误差模型实时预测三轴联动加工过程中的轮廓误差补偿向量并对加工轨迹指令进行补偿;最后通过对圆、变曲率和螺旋线轨迹的MATLAB仿真和机床加工实验,证明该补偿方法将轮廓误差减小了85%以上,可显著提高数控机床加工精度。     

隔振数控机床的轮廓误差控制方法研究

针对机床在加工过程中的颤振与惰性力传递振动,提出了一种进给驱动的隔振以及轮廓误差补偿算法。首先在参考轴的命令信号中施加输入修正滤波器来避免残余振动,所施加的输入修正滤波器可以结构模态激振,但是会增大跟踪误差和轮廓误差。所提出方法的跟踪误差由驱动轴的闭环传递函数来估计,同时用来预测映射到每一根轴的轮廓误差,预测的结果用来进行预补偿。将所提出方法通过在XY两轴平台上进行试验,验证了结合隔振和轮廓误差补偿方法的有效性,试验结果表明所提出方法能够提高了阻尼和轮廓精度。     

一种多轴联动加工轮廓误差的向量计算方法

针对进给系统动态特性造成的轮廓误差,提出了一种多轴联动加工轮廓误差的向量计算方法,该方法通过实时读取数控机床的位置反馈和插补器的输入数据,实时精确计算数控机床加工过程中的轮廓误差向量。通过直线、圆和抛物线的Matlab三轴联动加工仿真对该方法进行了验证,结果表明,该轮廓误差的向量计算方法能够简单准确地计算多轴联动加工过程中由于进给系统动态特性造成的轮廓误差向量,该误差向量可用于评价数控机床多轴联动加工精度和提供误差补偿的参考数据。     

五轴数控机床加工误差动态修正方法研究

为修正五轴数控机床加工误差,提高五轴数控机床加工质量,提出一种新的五轴数控机床加工误差动态修正方法.构建五轴数控机床加工误差计算模型,获取五轴数控机床加工的刀心方位、刀轴方位轮廓误差;锁定误差方位后,通过五轴数控机床误差的动态实时补偿方法,实现五轴数控机床加工误差动态修正.研究结果表明:所提方法可实现全方位、高效率的五...     

数控机床误差补偿控制技术研究

主要讨论了大型数控龙门铣床五轴联动加工过程中出现不回零问题,针对这一问题进行研究,分析数控机床数控加工过程的热变形误差,多轴联动数控机床的热误差机理;热误差测量方案;热误差的建模研究;热误差的补偿方法等,提出了切实可行的方法。     

基于双深度神经网络的轮廓误差补偿策略研究

五轴数控机床的加工精度通常由轮廓误差指标来衡量。传统的轮廓误差降低策略主要包括精确的轮廓误差估计和有效的轮廓控制器设计。然而,传统策略存在刀具路径轮廓误差在线估计或控制器设计复杂等问题。为此,从机床输入驱动指令和输出末端位姿的映射出发,针对五轴数控机床加工大批量工件提出基于数据驱动的轮廓误差补偿策略。调整PID控制器参数保证系统单轴伺服的稳定跟踪,同时采集各伺服轴的输入指令和机床的实际输出位姿。针对五轴数控机床的刀具位姿和刀轴方向分别搭建位姿和方向两个深度神经网络,并基于数据训练所得的神经网络模型预测系统新的输入参考指令。采用五轴刀具路径开展轮廓跟踪试验。试验结果表明:所提出的基于深度神经网络的轮廓误差补偿策略不需要刀具路径轮廓误差的在线估计和控制器的有效设计,即可有效降低刀具路径的位置和方向轮廓误差。     

五轴线性插补中非线性误差补偿方法

以A-C双摆头五轴数控机床为研究对象,通过对机床的运动学求解,分析了五轴数控机床在加工过程中非线性误差产生机理并建立了非线性误差的数学模型。通过齐次坐标变换的方法,推导出计算加工过程中刀尖点实际位置的数学表达式以及其反计算公式。针对五轴数控机床的旋转轴运动所产生的非线性误差,提出了一种反求插补点的补偿方法。从五轴数控加工旋转中心位置插补算法角度考虑降低非线性误差的方法,通过理论刀尖点位置来反求旋转中心的插补的位置,使实际刀尖点更多地落在理论插补路径上。利用MATLAB进行实际数据的仿真验证,结果表明所提出方法能将非线性误差有效控制在加工允差内,可显著提高五轴数控系统的轨迹控制精度,可见本文所提出方法具有较好的可行性和实际应用价值。     

五轴数控机床回转中心的几何误差检测与补偿

通过对转摆台式五轴数控机床回转中心几何误差的研究,提出了转摆台式五轴数控机床回转中心不重合几何误差的检测与补偿方法。将此方法应用于沈阳机床某转摆台式五轴数控机床,结合HEIDENHAIN ITNC530系统进行误差补偿,取得了良好效果。     

五轴机床加工零件轮廓误差预测方法

我国经济发展离不开工业进步,而作为工业生产重要工具,五轴机床生产加工的零件轮廓如果产生较大误差,将会直接影响后续产品质量。所以,需要对五轴机床加工零件轮廓误差预测方法探讨,从而摸索降低轮廓误差有效方案。利用侦测意特利五轴联动数控机床的进给轴与待加工零件相关信息,构建误差预测方案,可以实现对生产零件外部轮廓预测误差,对于提升零部件生产质量具有重要意义。     

基于数字孪生的多轴数控机床轮廓误差抑制方法

针对数控机床高速高精加工过程中轮廓误差控制难的问题,提出一种基于数字孪生的轮廓误差抑制方法,并以数控机床的关键执行部件——多轴进给系统为具体对象,构建面向轮廓误差的"建模-预测-控制"闭环抑制技术框架.该方法针对多轴进给系统多属性交叉耦合的特点,建立其高保真数字孪生体,并通过数字-物理空间的多粒度信息传递,实现跨时间尺度下数字孪生体与物理实体在不同维度的虚实精确同步.通过对数字孪生体进行降阶表征,建立轮廓误差多因素动态影响关系模型,融合多粒度信息实现对轮廓误差的动态预估.基于轮廓误差动态预估结果,提出轮廓误差综合抑制方法,实现对时变运动控制参数下多轴进给系统的插补控制.最后,通过小型三轴数控机床的虚实同步运动实验,验证了所提方法的有效性.     

一种五轴数控机床的综合误差建模与补偿

研究五轴数控机床的综合误差建模与补偿方法。系统地分析了机床几何误差与热误差,并提出了其新的分类方法和一种直观形象的杆、副误差矩阵描述方法,根据这种误差描述方法建立了五轴数控机床的综合误差模型,最后根据矩阵微分法建立了机床综合误差补偿模型。     

一种基于模糊控制的轮廓误差预补偿方法

为了降低数控加工过程中的轮廓误差并提高加工精度,轮廓误差补偿和进给速度调节是常用的控制方法,文中提出了一种基于模糊控制的轮廓误差预补偿方法。首先,为了预测及补偿轮廓误差,建立了轮廓误差估算及预测模型,以便对期望轮廓轨迹进行补偿;然后,利用模糊逻辑控制策略根据估算得到的轮廓误差对进给速度进行调节,从而进一步降低轮廓误差;最后,通过在XY两轴实验平台进行对比实验,对提出的控制策略进行了验证。     

提高五轴数控机床联动精度补偿方法研究

提高五轴数控机床精度的常用方法有几何精度调整、位置误差补偿、RTCP参数补偿。实践证明,这些方法已很难实现联动精度的进一步提高。为有效解决这一问题,突破现有精度调试方法,提出一种新的综合误差补偿方法,分析其补偿原理,建立了数控机床通用误差补偿表达式,通过在CA摆五轴数控机床的应用,使得联动精度提高了0.02mm,验证了该补偿方法的实用性。联动精度的提高同时也使得试切"S"件外形轮廓尺寸公差从±0.05[2]mm提高到±0.03mm。     

多功能复合五轴数控机床的综合误差建模研究

数控机床误差补偿是提高数控机床加工精度的有效方法,而建立快速准确的误差模型又是实施误差补偿的前提和基础。以多功能复合五轴数控机床为对象,阐述了五轴数控机床的综合误差建模过程,对传统建模过程中刀具、工件和参考坐标系之间的关系进行了优化处理,得到了包含方向误差在内的综合数学模型。     

五轴数控机床进给系统刚度对自由曲面轮廓误差影响机理研究

五轴数控机床进给系统组成结构复杂,特别是在复杂曲面加工过程中其动态刚度不断发生变化,成为制约其加工精度的主要因素。研究过程中以五轴机床运动产生的弹性变形为出发点,建立了A/C双摆头机床进给系统动力学模型,推导了因进给系统弹性变形导致的轮廓加工误差,并基于一种新型的自由曲面检验试件,给出了其数控加工过程的运动控制策略,分析了轮廓度误差与试件曲率间的关系,得到了数控机床进给系统刚度特性对自由曲面轮廓误差的影响机理,最后在机床上进行了切削验证。上述研究成果有助于完成复杂曲面加工过程中机床工作性能评估,为利用检验试件分析机床动态刚度特性提供了原理性支持。     

复杂曲面零件加工精度的原位检测误差补偿方法

为提高复杂曲面零件的数控机床原位检测精度,分析影响接触式检测系统精度的各项因素及其误差补偿方法。对检测系统的主要误差来源如机床几何误差、测头预行程误差和测头半径误差进行分析研究。在对数控机床的几何误差进行分析和建模的基础上,采用激光干涉仪进行三轴数控机床的单项误差测量和补偿;针对测头检测过程中存在的预行程误差,提出基于径向基函数(Radial basis function, RBF)的预行程误差预测方法,获得测头预行程误差分布图,并对检测系统进行实时预行程误差的补偿;提出改进的三角网格模型顶点法矢计算方法,有效进行三维测头的半径补偿。通过实例零件的加工精度原位检测试验及其与三坐标测量机CMM检验结果的比较,验证了原位检测方法的有效性。     

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理和建立精度误差补偿模型的角度,提出了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。分析了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,推导出了B-A摆头五轴龙门数控机床精度几何误差预测函数。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,测量并计算了某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参量。该几何误差参数建模方法,对不同拓扑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并提高切削加工精度提供了理论依据。     

双转台五轴数控机床误差实时补偿

以双转台五轴数控机床为对象,建立各移动轴和旋转轴运动的数学模型,以工件坐标系为基础坐标系,应用齐次坐标系变换理论,推导任一时刻各轴运动在工件坐标系中的位置误差数学表达式.针对五轴机床的移动轴和旋转轴同时运动存在耦合的情况,提出一种分步实施的解耦补偿方法,即在实施误差补偿时首先进行姿态误差补偿,通过旋转轴的旋转运动将工件的实际姿态调整到与理想姿态相同,然后通过移动轴的平移运动进行位置误差补偿,并相应建立五轴机床误差补偿数学模型.通过仿真分析和对曲面零件的实时补偿加工试验,明显提高加工精度,并有效避免直接进行补偿加工过程中可能带来的运动干涉情况,从而验证该五轴机床误差补偿数学模型及其实时补偿的可行性和有效性.     

数控成型磨齿机加工误差在线监测及补偿

研究数控机床加工过程在线监测及加工误差分析与补偿方法的问题,提出用于数控成型磨齿机齿向误差在线监测及补偿方法。数控机床加工过程中,加工工件和刀具间的相对位置关系对机床加工精度具有重要影响。通过获取数控机床内置信号(光栅、编码器)可以得到这一重要信息。基于内置信号同步采集方法,利用齐次坐标变换原理对数控机床进给轴的内置信号进行变换分析,获得机床空间加工轨迹,从而实现机床加工误差的在线监测与评估。同时,通过分析加工过程中各进给轴的动态位置信息,可以确定影响加工误差的主要因素。基于分析结果,通过软件实时补偿原理,结合数控机床控制系统特点,对主要误差源进行在线补偿,从而达到提高加工精度的目的。采用该方法对一数控成型磨齿机加工过程齿向误差进行评估与补偿,与三坐标测量机检测结果对比表明该方法可以有效地获取加工误差形貌。根据基于分析结果进行补偿后,使该机床齿向误差明显降低,提高了机床的加工精度等级。     

基于时间序列预测技术的数控机床轮廓误差实时补偿方法研究

分析了现有数控机床轮廓误差控制方法的优势与不足,提出了基于时间序列预测技术的轮廓误差实时补偿方法.基本思想是通过对伺服跟踪误差的实时检测与预报,动态控制插补过程,以有效消除由伺服跟踪误差引起的合成轨迹误差.仿真结果表明,文章提出的这种方法可以有效地减小数控机床轮廓误差.