精密复杂零件数控加工在线检测与误差补偿技术研究

针对精密复杂零件数控加工离线检测误差大、效率低,在线检测尺寸、形状受限制等问题,建立了基于B样条曲面的确定性曲面回归模型,通过对回归模型残差空间独立性分析,将复杂零件的数控加工误差分解为系统误差和随机误差,通过修改数控代码,实现了精密复杂零件数控加工在线检测及误差补偿。为验证有效性,进行了大量试验,将试验结果与CMM检测结果对比,结果显示提出的在线检测及误差补偿方法行之有效,实现了精密复杂零件数控加工"加工-测量-补偿加工"的闭环制造。     

复杂曲面零件在线检测与误差补偿方法

复杂曲面零件的高精度加工与精密检测一直是数字化制造领域的研究热点。为提高复杂曲面零件的加工精度、检测精度,提出一种集数控机床在线检测、加工误差分解与补偿加工为一体的集成化方法。介绍集成化在线检测方法及补偿系统的基本原理,分析数控加工后曲面零件测点数据的误差组成,提出一种基于空间统计分析的加工误差分解方法,在建立基于B样条曲面的确定性曲面回归模型的基础上,对回归模型残差进行空间独立性分析,分解出系统误差和随机误差,进而通过数控代码的修改,实现零件加工过程的系统误差补偿。列举一个曲面零件的加工与检测实例,进行方法有效性验证。通过加工工件的在线检测、误差分解、代码修改及补偿加工等环节,实例零件的加工精度有了大幅提高,而该系统的检测精度也通过与三坐标测量机(Coordinate measuring machine, CMM)检验结果的对比,得到了有效验证。     

复杂曲面零件加工精度原位检测系统的残余误差补偿

复杂曲面零件数控加工后直接进行原位加工精度检测和误差补偿,是实现精密产品闭环制造模式的有效途径。原位检测系统的误差来源于测量系统误差和机床运动系统误差,经相关的误差分离与误差补偿后,仍存在较大的残余误差,影响检测精度及其推广应用。针对原位检测系统的检测精度问题,开展检测系统残余误差的回归建模与补偿研究,在机床几何误差、测头半径误差以及预行程等基本误差补偿的基础上,建立基于偏最小二乘回归分析算法的误差回归模型,实现曲面零件测点法矢方向的检测数据二次补偿。在算法实现的基础上,列举复杂曲面零件进行数控加工与在线检测的试验研究。试验结果表明,二次误差补偿方法可以进一步提高原位检测系统的检测精度。     

基于经验模态分解方法的曲面加工误差补偿

采用误差补偿技术对曲面的加工误差进行补偿是提高该类零件加工精度的有效方法。针对加工误差进行经验模态分解,将加工误差分解为若干个固有模态函数(IMF)和一个res趋势项函数。根据系统误差的特征,趋势项函数中一定存在系统误差,利用自相关分析法和频谱图对固有模态函数分析是否存在周期性变化系统误差,最终分解出系统误差和随机误差。搭建了数控机床在线检测的实验平台,实现了曲面零件的系统误差补偿。通过一个曲面零件的加工实验表明,补偿加工后的曲面精度提高了86.0%。仿真算例和实验结果表明,基于经验模态分解方法的加工误差补偿能有效提高曲面零件的加工精度。     

数控铣床定位精度测量及误差补偿研究

利用雷尼绍XL-30激光干涉仪对MVC850B型数控铣床的定位精度进行精密检测,通过分析测量结果,计算该数控铣床的反向间隙和螺距误差,并给出相应的误差补偿值。然后对反向间隙和螺距误差进行误差补偿,利用Matlab软件对相关实验数据进行分析。实验表明,通过该方法进行误差补偿将大大提高数控铣床的定位精度。最后对补偿前后的数控铣床进行工件加工验证实验,结果表明,文中提出的误差补偿方法,将有效提高零件的加工精度。     

数控铣削加工精度与加工误差分析

数控铣床又称CNC铣床,是一种加工功能很强的数控机床。数控铣削加工精度和加工误差是衡量加工零件品质的两个重要的方面,并针对数控铣削加工精度的影响因素与加工误差来源进行分析和研究。分析认为,机床本身系统误差和编程工艺误差是造成数铣加工误差的主要原因,针对以上原因,提出了相应的补偿措施,大大提高了数铣的加工精度。     

高精数控加工的误差补偿方法

为提高零件的数控加工精度,分析了影响数控加工精度的主要因素,并对高精数控加工的误差补偿方法进行了综合的论述,给出了一种软件误差补偿方法及补偿程序,通过该补偿方法进行补偿后,满足了高精数控加工的要求.     

基于最小二乘法CNC无线测头智能检测控制系统设计

为提高CNC在机检测效率和质量，针对现有的接触式测头各种检测误差，研究一种基于最小二乘法曲线拟合插值方法的测量误差补偿模型，该算法通过最小二乘法分别对测头模型标定、系统测量误差补偿模型构建，设计了一套精度较高的CNC无线测头智能检测与控制系统，达到在机测量零件尺寸精度和误差补偿。生产结果证明该系统误差补偿算法的可行性、有效性与优越性较高，提高了生产效率、生产质量，降低了次品率、生产成本，能广泛适用于CNC数控铣削精密加工零件尺寸测量与误差补偿。     

开环数控系统传动误差的微机补偿

采用微机补偿开环数控的传动误差,而不使用复杂的位置检测闭环系统能明显提高开环数控系统的加工精度。本系统误差测量与补偿自成一体、为产品开发、研制带来了方便。     

五轴铣削加工精度预测系统开发研究

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,针对目前五轴加工误差模型比较单一,还没有将多个误差因素综合考虑起来进行分析及预测的现状,提出了基于多体系统理论建立工艺系统综合误差模型的统一方法,详细研究了工艺系统综合误差模型的计算机映射方式,基于VS2010与OpenGL开发了具有可视化交互界面的五轴铣削加工精度预测系统,可在加工前对零件的加工精度进行预测。实际切削加工试验证实了该系统对零件加工精度预测的准确性和有效性,表明基于多体系统理论的精度预测方法是可行的。     

数控机床加工精度的影响因素及其控制措施

数控机床加工零件时产生误差的因素很多.通过分析数控加工精度的影响因素及加工误差的来源,有针对性地提出补偿措施,以控制和保证零件的加工精度,在实际数控加工中有一定的应用价值和实际意义.     

复杂曲面的数控加工误差分析

针对复杂曲面的多轴数控加工,应用数学知识建模,从理论上分析了平底铣刀刀具加工复杂曲面时的误差,得出了影响数控加工精度的主要因素并提出了误差补偿方法,为控制多轴数控加工的误差提供了理论依据与补偿算法,对高精度复杂曲面的数控加工具有借鉴意义。     

主动量仪控制下的外圆磨削精度分析与研究

为了提高传统磨削加工的加工效率及智能化程度,主动测量技术现已广泛应用于半自动磨床、自动磨床以及数控磨床等磨床上。磨削加工是一项精密加工工序,加工中诸多因素会对加工精度产生影响。通过构建多元线性回归模型以及相关性分析,研究了工件输入尺寸、系统误差(如工艺系统热变形)对磨削精度的影响。基于对比分析法研究了进给速度对磨削精度和产品表面质量的影响。实验结果对比分析表明,主动量仪控制下的磨加工有效地抑制了误差因素对磨削精度的影响,大大提高了产品的质量和一致性。同时,该分析与研究对磨加工主动量仪的功能优化也起到了积极作用。     

精密孔系零件数控加工精度原位修正方法研究

通过为数控机床配备零件精度检测用测头以及相应的检测程序,即构成在机检测系统。在机检测将加工和检测集成在一台机床上完成,其核心优势在于加工的过程中就可以及时发现零件的偏差趋势。如果在检测系统增加原位修正的功能,即零件无须从工作台上卸下即可根据检测结果对工件进行补偿加工,可进一步优化在机检测系统的生态链。构建了基于“镜像补偿”的加工误差原位修正模型,给出孔系零件在机检测及其误差修正方法,最后通过一精密孔系零件加工案例证明了该方法的有效性。     

螺旋锥齿轮精密数控加工误差补偿策略

为了更好地实现螺旋锥齿轮精密数控加工,结合螺旋锥齿轮加工特点,在欧式线性空间中建立了数控加工模型及误差补偿模型。补偿模型为二级补偿机制,以齿面误差作为判断依据,通过对机床安装调整误差的补偿和加工过程中运动误差的补偿及时修正加工质量。由此,通过逐齿动态补偿,使得加工过程中机床误差得到修正,齿面加工精度得到提升。经仿真实验验证,该方法可实现连续轨迹运动中的多轴协调,有效提高螺旋锥齿轮数控加工机床的加工精度。     

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。     

精密复杂零件数控加工在线检测方法研究

对精密复杂零件数控加工在线检测原理进行了介绍,对在线检测路径进行了规划,并在此基础上建立了在线检测宏程序库。给出了精密复杂零件数控加工在线检测宏程序库基本指令、用户变量与检测实例,并通过试验进行了验证。     

弧齿锥齿轮铣齿机的主动精度设计

为合理设计弧齿锥齿轮铣齿机数控运动轴的定位精度,提出一种面向零件加工精度要求的弧齿锥齿轮铣齿机主动精度设计方法。分析了数控弧齿锥齿轮铣齿机的结构和加工原理,通过坐标变换求得弧齿锥齿轮的齿面方程,选取齿距偏差为齿面误差检验项目,建立了机床数控轴运动误差和齿面加工误差之间的映射关系——齿面加工误差模型;用工序能力指数Cp和产品特性值总体标准差σw表示零件的加工精度要求,按4σ原则定义数控运动轴的重复定位精度,并结合齿面加工误差模型中数控轴运动误差的标准差σ,建立了零件加工精度要求和机床数控轴重复定位精度之间的映射关系——齿面加工精度模型;按照等作用误差分配原则,将弧齿锥齿轮的加工精度要求分解为弧齿锥齿轮铣齿机各数控运动轴的重复定位精度。对加工精度要求为6级的YK2275型弧齿锥齿轮铣齿机数控运动轴的重复定位精度进行实例设计,通过样机加工精度测试,验证了所提方法的合理性。     

零件加工尺寸在线检测系统的设计与实现

为满足精密零件数控加工的高精度高效率的要求,设计并实现了零件加工尺寸在线检测系统.该系统能够实现自动测量、误差计算、显示测量结果并进行误差补偿等功能.实验表 明,该系统完全具有推广应用价值,在提高零件加工品质和加工效率的同时,还对推进加工测量一体化技术的发展具有深远意义.     

基于高精度运动平台的误差模型构建与分析

机床误差补偿技术是提高机床精度的一种有效的方法。设计了一个用于微细电火花加工的三维精密运动平台设计,完成了平台搭建工作,根据三维大行程运动平台的几何特性,分析了机床存在的空间定位误差,运用齐次矩阵变换,完成了三维微细电火花加工运动平台的误差补偿理论分析,建立了相应的误差模型。计算机软、硬件技术的发展,误差补偿技术因其性价比高、可靠性好日益受到重视,通过合理的补偿,可使被加工零件的精度得到甚至超过数控加工机床本身的精度。