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.     

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.     

加工中心定位误差的设计与补偿

加工中心的定位误差是关系到其加工精度的重要因素。为此,提出了一种基于误差设计思想的软件补偿方法,由激光干涉仪采集到的定位误差,设计了误差补偿模型,并结合加工G代码的相关特性建立了加工空间的全局误差数据库,在该数据库中,误差补偿信息充分,可以自动地完成对不同加工G代码的误差修正,保证了每一次的加工补偿精度。最后进行了误差补偿实验,结果表明经过误差补偿后的加工中心定位误差明显减小,实验还证明了该方法所具有的实用性和通用性。     

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.     

基于多体系统运动学的龙门铣床加工精度预测模型

五轴联动数控加工运动复杂,影响零件加工精度的误差因素很多,综合考虑多种误差因素,分析了各级工艺链系统的综合误差,提出了基于多体系统运动学理论建立工艺系统综合误差模型;在零件加工之前对零件的加工精度进行预测;通过切削试加工验证模型的可靠性。切削试加工实验证实了基于多体系统运动学的数学模型对零件加工精度预测的准确性和有效性,为今后进一步的研究及误差补偿提供了依据。     

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。     

数控机床导轨变形误差补偿技术研究

针对机床导轨变形特别是大型、重型机床的导轨变形降低加工精度的问题,提出了利用软件误差补偿技术来消除导轨变形对加工精度的影响.以数控车床为例,分析了导轨变形对加工零件的影响,提出了利用最小二乘法拟合导轨变形曲线,阐述了利用指令修正技术进行误差补偿的原理,为进行数控机床全局误差补偿提供了理论依据和技术参考.对CK6140型数控车床进行了补偿,有效地改善了加工精度.     

基于自然指数模型的机床定位误差建模与实时补偿

为提高数控机床的运动性能和加工精度,提出了基于自然指数模型的机床定位误差建模方法.通过分析在不同温度条件下的定位误差变化规律,将定位误差分为几何误差和热误差两个部分,其中,几何误差部分可以采用多项式模型进行拟合,而对于热误差部分,则建立其与环境温度、机床关键构件温度之间的自然指数模型,从而描述了热误差和温度场之间的非线性变化规律.通过与传统的多元线性回归模型进行试验结果对比表明:基于自然指数模型的定位误差建模方法在任何温度条件下均可获得较高的预测精度,经过误差补偿,可以大幅提高机床精度.     

数控车床热误差实时补偿研究

热误差是数控加工中的主要误差源之一,对零件加工精度有非常大的影响。对数控车床热误差进行补偿可以有效地提高机床的加工精度。在数控车床的加工过程中,采用铂电阻温度传感器对数控加工中关键点的温度进行实时测量,再配合线性回归理论建立数控车床的热误差模型。最后根据热误差模型对数控车床的加工误差进行实时补偿,经验证该技术是可靠有效的。     

数控车削多面体的误差分析及其补偿

在数控车床上利用旋转的车刀车削多面体时,存在着一定的加工误差,并且,其加工误差的大小与刀具长度成反比,与工件直径成正比.文章提出通过实时改变刀具与工件间中心距的方法来进行误差补偿,并给出了具体的误差补偿公式,而且可以直接应用于数控插补计算.采用这种误差补偿方法可以大大地提高车削多面体的精度,扩大车削多面体的尺寸范围.     

基于支持向量机的机械加工误差预测与补偿模型的研究

对加工系统进行补偿是提高机械加工精度的有效手段.通过对加工系统的研究,建立误差预测模型,是进行误差补偿的必要途径.本文以镗孔加工为实验对象,提出了基于支持向量机(Suport Vector Machine,SVM)的加工系统误差预测模型,实验结果显示,支持向量机可以应用于误差预测建模,且在系统误差的预测精度上高于基于径向基(RBF)神经网络的误差预测模型.     

数控铣磨非球面面形误差补偿技术研究

数控铣磨是脆性材料非球面成形加工的主要方法。在数控铣磨非球面工艺技术研究中,面形误差直接影响加工精度和生产效率。结合数控铣磨非球面原理,利用Satisloh GI-3P精密铣磨加工中心铣磨非球面硅透镜,分析了影响非球面硅透镜面形误差的因素,并探讨了修正补偿面形误差的方法。结果表明:影响非球面面形精度的主要因素为z轴偏移误差、CNC程序原点与实际工件旋转轴心的偏移误差和砂轮磨损误差,通过修正误差后,有效提高了非球面成形的加工精度和加工效率。     

自由曲面数控三坐标投影加工误差及补偿对策

分析了自由曲面三坐标投影法数控加工的步长误差和行距误差。提出了自由曲面三坐标投影加工误差补偿对策。引入控制参数Δz,根据曲面加工精度要求设定限值Δzmax,当Δz>Δzmax时,进行插入刀位处理,以保证曲面加工精度。     

基于开放式系统的曲面加工误差动态补偿控制

将基于传感器信息的智能型开放加工系统应用于曲面的高精度加工,提出了曲面加工误差的动态补偿方法。为预测加工误差的补偿量,建立了刀具弯曲模型,分析了刀具弯曲对加工误差的影响。实验结果表明,本系统可有效地提高加工精度,使加工误差降低1／3－1／4。     

滚齿机床的误差模型

对六轴数控滚齿机进行误差分析，利用齐次坐标转换和坐标旋转的方法，得到六轴滚齿机的误差数学模型。这对于提高滚齿的加工精度、特别是利用目前较热门的数控补偿的方法减小加工误差有着重要的理论和实际意义。     

数控机床加工精度提高技术的进展及其存在的问题

数控技术和数控机床的诞生开创了控制和生产领域的新时代,给机械制造业带来了一次新的技术革命。数控机床技术的迅速进步大大推进了精密、超精密加工技术的发展,使加工精度提高到了一个新的台阶,提高数控机床精度的研究也得到了极大的重视。从误差防止和误差补偿两个方面,介绍了国内外关于提高数控机床精度的研究现状,指出了具有广泛应用前景的误差补偿这项实用技术之所以难以在国内数控机床行业普及和使用所存在的核心问题。最后根据企业实际情况提出开展误差补偿技术应用研究的必要性和主要研究内容。     

基于最小二乘支持向量机的精密数控机床热误差建模与补偿研究

为了减小热误差对数控机床加工精度的影响,以自主研制的五轴精密数控机床为研究对象,得出定位误差与温度之间的变化规律。运用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立Y轴的热误差模型,并对LS-SVM模型进行参数寻优。根据LS-SVM模型计算出移动轴热平衡状态下定位误差的预测值与测量值对比曲线,通过分析发现LS-SVM热误差模型性能较好,其拟合偏差带宽较窄,均方差较小。依据LS-SVM模型进行定位误差补偿实验,误差降低了87. 3%。实验结果证明最小二乘支持向量机建模方法具有较高的预测精度、补偿精度。     

轮廓误差补偿方法研究

综合运用单轴误差增益补偿和交叉耦合控制技术,以PID交叉耦合控制思想为基础设计一种复合式交叉耦合控制器来直接减小轮廓误差,这种控制器在大误差状态时采用专家控制的基本思想设计5种控制原则迅速减小轮廓误差,以保证快速性;小误差状态时切换到改进型单神经元PID控制器以获得较高的控制精度.仿真结果表明新方法能够有效的提高轮廓加工精度.     

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。     

车铣复合机床回转轴精度检测和误差补偿分析

介绍自行研发的车铣复合机床,分析机床的误差源和提高机床加工精度的方法,并且通过Renishaw ML10激光干涉仪和RX10旋转轴校准器系统对车铣复合机床B轴位置精度进行了检测,根据检测结果进行误差补偿研究和实验验证。实验结果表明补偿后B轴位置精度可满足车铣复合机床的加工精度要求。