基于敏感度分析的机床关键性几何误差源识别方法

零部件几何误差耦合而成的机床空间误差是影响其加工精度的主要原因,如何确定各零部件几何误差对加工精度的影响程度从而经济合理地分配机床零部件的几何精度是目前机床设计所面临的一个难题。基于多体系统理论,在敏感度分析的基础上提出一种识别关键性几何误差源参数的新方法。以一台四轴精密卧式加工中心为例,基于多体系统理论构建加工中心的精度模型,并利用矩阵微分法建立四轴数控机床误差敏感度分析的数学模型,通过计算与分析误差敏感度系数,最终识别出影响机床加工精度的关键性几何误差。计算和试验分析表明,该方法可以有效地识别出对机床综合空间误差影响较大的主要零部件几何误差因素,从而为合理经济地提高机床的精度提供重要的理论依据。     

基于敏感度的运动模拟台误差综合

位姿误差是影响运动模拟台性能的重要因素。用矩阵微分法推导了平台位姿误差和42种原始误差之间的关系式，定义了平台位姿误差对各种原始误差的敏感度，并建立基于敏感度约束条件的原始误差优化目标函数，给出了按敏感度的比例对原始误差进行综合的优化方法，通过实例验证了基于敏感度的误差综合方法的有效性。基于敏感度的误差综合方法对六自由度运动模拟台的精度设计具有参考作用。     

QMB125球笼沟道磨床几何误差建模与敏感度分析

机床的加工精度受诸多方面的误差因素的影响,而组成机床的误差主要包括热、力、几何、运动误差等,其中机床部件的几何误差对球笼沟道床的加工精度有着举足轻重的作用。以QMB125数控磨床为研究对象,基于多体系统理论,通过低序体阵列来描述磨床的拓扑结构,对磨床的27项几何误差源进行误差取样检测,建立起机床的运动学模型,进而计算出各个误差源的敏感度系数来找出影响程度较高的几何误差项,为合理经济的提高机床精度提供有效依据。     

基于多体系统理论面齿轮数控磨床综合误差建模及分析

运用多体系统运动学理论及Denavit-Hartenberg齐次坐标变换,分析了面齿轮数控磨床几何误差和热误差。根据面齿轮啮合原理及磨削误差产生机理,建立了包含几何误差和热误差的面齿轮数控磨削加工机床综合误差数学模型。基于小误差假设,运用matlab软件,得到了磨床6个自由度的误差表达式。并对砂轮主轴运动所产生的6个误差与6个自由度之间的关系进行了分析和验证。对面齿轮加工精度的提高和机床误差建模提供了依据。     

三坐标测量机高速测量下的动态综合误差分析

综合众多学者对三坐标测量机各组成部分误差的研究成果,对三坐标测量机的主要动态误差源进行了归纳,并从气浮导轨系统、机体结构、测头系统和测量系统四个方面分析了三坐标测量机高速测量时动态误差的产生原因及对测量结果的影响,为误差修正提供了参考依据。     

基于多体系统运动学理论的坐标测量机误差自动建模

研究分析了运用多体系统运动学理论对复杂机械如坐标测量机进行误差建模的基本原理,介绍了误差自动建模过程。以FXYZ型立式三坐标测量机为例进行了误差建模,给出了空间误差模型具体数学表达式。理论分析和实际应用显示所述方法很好地解决了误差建模的通用性问题,为精度分析和误差补偿等提供了一个理想的误差建模方式。     

五轴数控机床几何误差建模与分析

基于多体系统基本理论推导出相邻体理想坐标变换以及误差变换矩阵并通过拓扑方法拓展到任一体理想坐标及误差变化公式。进而应用到五轴机床对应的零部件进行机床几何误差建模。最后推导出刀具形成点与工件被加工点的空间位置误差模型。并结合实验探究五轴数控机床37项误差参数对实际运动中的刀具形成点的位置误差影响,为之后的误差补偿和机床精度预测奠定理论基础。     

提高曲轴磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密曲轴磨削(连杆颈)加工中存在的精度问题,利用随动磨削数控机床运动的数学模型推导出理想的砂轮磨削轨迹的求解方程.利用多体系统理论推导出从机床-工件分支与机床-刀具分支的坐标转换方程、曲轴磨削的精密加工方程,进而将随动磨削加工数学模型与多体系统的误差补偿技术相结合,研究了理想数控指令的生成方法,并用精密迭代的方法求解出误差条件下精密加工数控指令.修正后的指令可以在曲轴磨削生产当中保证曲轴(连杆颈)的表面加工质量,达到了精密曲轴磨削的精度要求.     

基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究

针对汽车凸轮轴磨削加工中存在的精度问题,从提高MKS8332A数控凸轮轴磨床几何精度出发,以达到提高凸轮轴磨削精度和加工效率为目的进行了相关研究。运用多体系统运动学理论,分析并建立了该磨床磨削高精密凸轮轴过程的几何误差模型,推导出了该磨床精密加工运动约束条件方程;在多体系统理论误差参数辨识模型基础上,结合球杆仪测量原理所提出的辨识方法,能够很好地对该磨床的几何误差参数进行辨识;在此基础上研究了精密数控指令和逆变凸轮廓形的求解算法、理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法;最后给出了凸轮廓形曲线的拟合方法和刀具路线的计算方法。      

微机综合测量系统的误差因素分析

分析了采用微机综合测量系统检测机械零件尺寸及形位误差时的主要误差因素,并提出了消除或减小误差的方法。     

废旧机床精度再制造性分析

仅通过提高零部件的几何精度来提高机床的整体精度,会增加废旧机床再制造费用。如何经济合理地选择所需修复的零部件成为再制造过程中所面临的一个难题。基于多体系统理论,综合考虑机床各零部件的几何误差,提出了一种分析机床零部件修复优先度的方法。以卧式车床为例,运用多体系统理论方法建立卧式车床的误差模型,采用高阶无穷小为零的方法简化模型,并求出各误差的敏感度系数,最终得到废旧机床零部件修复的优先度。算例分析表明,该方法可以有效地识别出再制造机床修复优先度较高的零部件,可为废旧机床的精度再制造提供理论依据。     

数控机床综合误差分析与建模研究

分析了影响机床精度的误差来源及运动副的误差运动学原理。以一台三轴数控机床为研究对象,利用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态,建立误差综合数学模型,模型中不仅包含了几何误差且包含了热误差和切削力误差,可为其他类型的机床误差综合建模及补偿提供参考。     

基于多体系统理论的三轴转台几何误差建模以及灵敏度分析

三轴转台用于惯导设备的测试,工作精度是其关键性能指标之一,为提高三轴转台标定的工作精度要求,分析了三轴转台各项误差项对其精度的影响程度。基于多体系统理论以及坐标系变换理论,结合三轴转台的运动特点以及拓扑结构图,建立了三轴转台误差传递的数学模型。在此基础上,利用函数全微分理论提出了三轴转台误差灵敏度的分析方法,建立了三轴转台误差灵敏度分析模型,通过软件计算分析,得到了影响三轴转台精度的关键性误差源,为三轴转台的误差设计以及误差分配奠定了理论基础。     

复合数控机床几何误差建模及灵敏度分析北大核心

为了提高复合数控机床的加工精度,研究了机床的几何误差建模及灵敏度分析。以CHD-25型9轴5联动车铣复合数控机床为对象,介绍基于多体系统运动学理论的机床几何误差建模方法,模型涉及37项几何,分别对37项几何误差进行了误差灵敏度分析。通过计算与分析误差灵敏度系数,最终识别出影响机床加工精度的关键性几何误差,为复合数控机床的设计提供有效的理论依据。     

基于非等间隔采样的曲轴连杆颈测量技术研究

针对曲轴测量机主轴颈和连杆颈同步测量中高精度的需求,提出多测头测量方法和非等间隔采样的高斯滤波方法。在同步测量的基础上设计多测头的测量方法,将测量数据相加以消除谐波,达到分离误差的目的。根据连杆颈的测量过程建立真实采样角度分布函数,计算每个采样角对应的高斯权函数,将权函数与该角度对应的采集数据在空间域进行离散循环卷积运算,获得滤波后有效的圆轮廓数据。最后将修正后的测量结果与原测量结果进行比对,修正后曲轴四段连杆颈的测量误差值明显减小,精确度显著提高。     

大型双柱立车误差建模及分析

针对某工厂大型双柱立车,采用多体系统运动学理论描述其结构关系,以齐次坐标变换法推导误差综合运动学数学模型,同时给出了机床误差总体矢量图.该数学模型可包含机床各运动轴的几何误差、热误差以及切削力导致的多项误差元素.利用误差综合模型,并通过对各项误差元素求偏导数,分析和比较了误差元素对加工误差的影响程度和作用方式.模型的建立和误差元素分析为机床实施误差补偿以提高加工精度,以及设计合理测量系统以实时监测机床工作状态,提供了理论依据.     

基于误差分离技术的几种圆柱度测量模型分析

对国内提出的四点法、五点法、两测头法等几种典型的基于误差分离技术的圆柱度测量模型分别进行了分析，探讨了这些测量模型中存在的一些问题。     

基于敏感度分析的制造系统工位设计布置评价

针对制造过程中产品特征和控制特征偏差沿工位不断传递和累积影响了最终产品质量,提出基于敏感度分析的多工位制造系统工位设计布置评价方法。将工位参数代替时间参数,对多工位制造系统进行状态空间建模,建立了关键控制特征点的偏差传递和累积以及对关键产品特征点影响的系统化模型。提出三级层次敏感度指标(元件级/工位级/系统级),全面描述关键特征点的相互影响和不同的工位设计布置对偏差传递的作用。根据敏感度分析计算结果,提出了设计评价改进流程,以选择最优的系统设计方案,识别关键工位及确定单个最大的元件级偏差源。通过实例验证了评价指标和分析方法的有效性和可行性。     

叶片型面的三坐标测量数据处理及误差分析与补偿

三坐标测量机进行接触式测量时,一般采用球形测头。在测量过程中,测量机采集的是测头中心的坐标值,在测量常规几何要素（如平面、球、圆柱等）时,测量软件可以根据被测量要素的数学模型自动进行测头半径的补偿。但在测量叶片等没有预设数学模型的零件时,测量软件无法自动进行测头半径补偿。叶片具有复杂的空间几何形状,一般包括榫头和叶身两部分。叶身的形状复杂,没有任何数学模型,通常采用截面法来描述,即用多个平行的理想平面与叶身相截,每个截面又根据需要取一定数量的点,通过截面位置和截面内点的位置来描述整个叶片的形状。因此对叶片型面的测量就是要获得这些点的位置数据。叶片各个截面的形状不同,并存在叶身空间的扭曲和倾斜,因此叶片型面的测量尤其是半径补偿技术的应用具有特殊性,     

基于多体理论的极坐标数控铣齿机床几何误差建模

基于多体系统理论,以极坐标数控铣齿机床为研究对象,建立了机床整机空间几何误差模型.根据建立的几何误差模型,并利用辨识得到的误差数据,可以准确计算出机床的几何误差,为误差补偿提供了理论依据.