精密机械三维空间误差测量与补偿

机床的工作台移动误差可分为直线位移误差与空间误差,机床的直线位移误差是与轴线方向相同的定位误差,一般形成的原因包括丝杠的节距误差与线性编码器误差。空间误差则是在空间中无需与各轴运动方向相同的定位误差。这些误差一般为空间向量,其组成包含上述的直线位移误差(Linear displacement error)、垂直直线度误差(Vertical Straightness)及水平直线度误差(Horizontal straightness)。     

数控机床空间定位精度的测量与补偿

本文介绍一种使用美国光动公司的激光多谱勒位移测量仪，对数控机床进行空间误差检测的激光矢量测量新方法。该方法可以方便而快速地检测出机床的空间定位精度，包括3个定位误差、6个直线度误差和3个垂直度误差；同时还可以根据测量的空间定位误差数据生成误差补偿的代码，进而可以对其进行空间定位误差的补偿，大幅度提高了数控机床加工精度。     

考虑空间位置差异的机床直线轴定位误差快速辨识方法

机床直线轴在空间不同位置处的定位误差难以全面快速测量,而机床加工过程中工件安装位置各异,单一位置的定位误差测量结果难以全面客观反映机床直线轴和工作空间的真实精度;同时,空间体对角线误差测量需长时间的光路调整,亦大幅降低了测量效率。为此,本文提出考虑空间位置差异的机床直线轴定位误差及空间体对角线误差快速辨识方法。该方法基于多站分时测量原理,采用激光跟踪干涉仪测量三轴机床的空间误差,根据空间误差差异辨识不同位置处的直线轴定位误差;同时,通过测量点与初始点理论距离与真实距离偏差计算空间体对角线误差,进而全面评估机床空间精度。相较于传统测量方法,该方法可快速辨识不同空间位置处的直线轴定位误差和工作空间体对角线误差,为机床直线轴和空间精度的快速测量和综合评价提供了一种新的思路和方法。     

数控机床空间误差球杆仪识别和补偿

提出了多轴机床空间误差的球杆仪识别方法和补偿技术。建立了机床刀尖相对工件的空间误差的误差参数模型;给出了在机床工作空间中三个互相垂直的平面内,用球杆仪测量圆周运动的半径误差结合机床的空间误差模型识别定位、直线度、角度、垂直度和反向间隙等误差参数的方法。补偿试验结果证明该误差识别与补偿方法省时有效。     

基于位移空间误差补偿提高芯片划片精度的方法研究

以IC划片机数控轴位移空间误差的分析为基础,采用激光干涉仪测量小步距直线位移精度,并应用4线分步体对角线法测量空间位移误差,进而提出了双向小步距直线位移与空间误差补偿方法。将该补偿方法应用于划片机,划片步距精度和切割深度的控制精度能提高50%以上。     

数控机床误差的多项式预报与补偿

建立了数控机床空间误差预报的多项式模型，该模型把机床的空间误差表示为机床运动坐标的多项式函数；提出了用激光球杆仪直接测量机床空间误差的方法；由机床工作空间有限定位点误差的测量数据，利用最小二乘法来决定误差预报模型的系数。在XK713数控加工中心上进行了误差的多项式建模和补偿实验，结果表明本误差预报和补偿方法省时，效果显著。     

美国光动公司航天激光校验系统

美国光动公司(0PTODYNE，INC)最近宣布专为大型五轴机床的完整空间校验与补偿而设计的激光校验系统，对于静态定位误差、角度误差、旋转轴误差及动态性能皆可测得。空间定位误差包含3个直线位移误差、6个直线度误差及3个垂直度误差。角度误差包含各轴俯仰度、偏转度及横摇度。旋转轴误差包含五轴机床的A、B、C旋转轴。     

定位误差的尺寸链解法

工件在机床夹具中定位时的定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动范围，它一般是由基准不重合误差和定位副制造不准确误差（亦称基准位移误差）组成的。在计算定位误差时，有两种计算方法：一种方法是分别计算出基准不重合误差和定位副制造不准确误差，然后把这两项误差迭加在一起；另一种方法是直接找出工序基准在加工尺寸方向上的两个极端位置，计算出这两个极端位置之间的距离。对于前一种方法，有时因两项误差变动方向相同而相加。有时因两项误差变动方向相反而相减。对于后一种方法，在确定工序基准的极端位置时，首先需要找…     

双转台五轴机床空间误差补偿技术研究

几何误差、热误差和切削力误差占到了机床总误差的75%,对这3项误差进行控制是提高机床加工精度的关键所在。以双转台五轴机床的空间误差作为研究对象,通过对加工位置、主要热源及电动机电流等相关因素进行分析,确定空间误差建模所需的位移变量、温度变量和切削力变量。以现有的多种误差建模方法为基础,通过对信息融合技术进行研究,提出一种机床空间误差的多模型融合预测方法,建立综合反映几何误差、热误差和切削力误差的最优空间误差模型。最后以DSP为核心,设计空间误差补偿器,实施空间误差补偿,验证补偿效果。结果显示,建立的模型预测精度较高,残差小于2μm,而实施空间误差补偿后,加工零件的轮廓误差也由15μm降到了5μm,补偿效果明显。     

数控螺旋锥齿轮机床位置误差激光检测的研究

研究了激光多普勒位移测量仪的检测原理,并采用激光多普勒位移测量仪检测了数控螺旋锥齿轮机床的空间位置误差。通过对误差数据进行分析,评定了该机床的空间位置精度,提出通过补偿X、Y、Z轴的直线位置误差,可提高机床的空间精度。     

数控机床误差的激光干涉仪自动瞄准测量及补偿技术研究

开发了用于数控机床空间误差测量的激光干涉仪自动瞄准系统。该系统实现了机床多轴联动、而激光束的方向发生连续改变时空间曲线轨迹定位误差的测量。提出了通过一次对光实现数控机床整个空间定位误差的直接测量方法。采用网格方法储存测量误差,用有限元法实现补偿误差的预报。在立式数控加工中心上进行了误差的测量和补偿试验,结果表明所提出的误差测量方法精度高、速度快,误差补偿效果明显。     

数控机床误差补偿技术及应用——几何误差补偿技术

利用多体系统运动学理论,通过分析低序体阵列、变换矩阵和运动方程,在相邻体之间引入位置误差和位移误差,建立了机床空间定位误差通用计算模型。基于激光测量提出机床的２１项几何误差参数辨识模型。在ＸＨ７１５加工中心上,对机床的空间几何误差进行理论计算,并进行补偿前后的对比实验,结果表明机床空间定位误差减小５０％以上,同时也表明利用误差补偿技术提高机床加工精度是有效的。     

以激光向量技术进行三维空间定位误差测量与补偿

数控机床可由包含直线位移误差、直线度误差、角度误差及弹性误差的空间定位准确度来测得机床的性能或准确度，然而这些误差的测量相当复杂且耗时。针对这些原因，一些国际标准如ISO 230-6及ASME B5．54建议以体对角线位移测量来作空间性能的快速检验，这是因为体对角线对于所有的误差组成相当灵敏，因此当误差超过规范．就没有足够的资料能够来鉴别误差源及作补偿。     

一种串并联型机床及其误差分析

多杆件并联及串并联型机床是正在致力研究和开发的新型加工设备,分析了一种新研制的串联型机床的结构及空间误差,推导并验证了主轴平台空间运动误差的数学模型,通过示例计算探讨了连杆的制造误差和滑座的进给误差给刀具空间运动位置精度和平台姿态的影响。     

多轴机床空间误差的一般模型

本文提出了多轴机床空间误差的一般模型，该模型把刀具相对工件的误差表达为机床各相连组件之间误差的线性组合。适用于任意结构的机床以及坐标测量机和测量仪器。利用这个模型进行软件误差补偿，在不提高成本的情况下，可大幅度提高加工精度或测量精度。     

基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。     

基于平面光栅的机床几何误差测量与辨识

几何误差是影响数控机床准静态精度的重要因素,针对几何误差测量、辨识问题,提出基于平面光栅的面—线机床空间几何误差辨识方法。依据多体系统理论和齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床21项几何误差元素与3项误差向量之间的映射关系;规划了3个相互垂直的平面内的测量路径和辨识方案,通过单轴运动和两轴联动的形式可连续测量每个平面内的5条直线,进而依次确定垂直度、俯仰和偏摆误差、定位及直线度误差、滚转误差,减少了多次安装过程中安装误差累积对测量结果的影响;通过基于面—线法的21项几何误差测量和辨识实验,并与基于激光干涉仪测量辨识结果对比显示,平面光栅测量结果与激光干涉测量结果的空间误差向量最大偏差为2.4μm,平均偏差为0.77μm,验证了该方法对辨识机床精度是准确、有效的。     

基于激光干涉仪的数控机床运动误差识别与补偿

提出了数控机床运动误差的软件补偿方法。采用刚体运动假设和齐次坐标变换建立了多轴机床空间运动误差的通用模型。该模型把刀具相对于工件的空间误差表示为机床各结构件之间运动误差的位置函数。给出了全部运动误差参数的激光干扰仪识别方法，提出了一种新的roll误差测量措施，在立式加工中心上进行了运动误差的补偿实验，结果证明所提出的运动误差软件联动补偿效果显著。     

基准位移与加工要求的关系

在一般情况下,工件在夹具中的定位误差ΔＤ由基准位移误差ΔＹ和基准不重合误差ΔＢ两部分组成,并且在计算时一般是先求出ΔＹ和ΔＢ,再根据具体情况按公式ΔＤ＝ΔＹ±ΔＢ进行合成。就基准位移误差而言,有关文献均给出了各种定位情况下的计算方法和公式。通常认为,当基准位移方向与加工要求方向一致时,基准位移误差应等于定位基准的最大位移量,但实际情况并非如此。本文以平面定位为例,分析当基准位移方向与加工要求方向一致时基准位移对加工要求的影响,以此来确定基准位移误差的计算方法。１－定位基准位移全部影响工序加工要求…     

CKW1480S数控车铣复合加工中心综合空间误差分析

根据车铣复合加工中心误差特性,运用多体系统运动学理论和齐次变换矩阵,建立了车铣复合加工中心空间综合误差模型.利用激光干涉仪测量机床空间误差参数并进行辨识.采用了数控指令的软件误差补偿方法对机床进行误差补偿.