基于圆检验的数控机床几何误差辨识

为了准确地辨识出三轴立式数控机床的各项几何误差,通过多体系统理论建立了三轴立式数控机床圆运动轨迹数学模型,分析了数控机床圆检验中典型误差对机床圆运动轨迹的影响机理.考虑多种几何误差对机床圆检验运动轨迹的影响,提出了一种基于最小二乘法和多项式误差模型的几何误差辨识方法,该误差辨识方法可以辨识出三轴立式数控机床的21项几何误差.数值仿真结果表明:该误差辨识方法具有准确性和可行性.     

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同的立式磨头的主轴系统温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了多轴系统热态特性分析在理论上分析的不足.通过将热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果用于指导热误差补偿工作,减小了机床热误差控制及补偿难度,提高了机床加工直线导轨曲面精度与工作效率.     

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

在对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验研究基础上,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同立式磨头的主轴系统的温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了其在理论上分析的不足.同时,通过热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果,用于指导热误差补偿工作,减少机床热误差控制及补偿难度,提高机床加工直线导轨曲面精度与工作效率效果明显.     

基于12线法的数控机床几何误差测量辨识研究

数控机床几何误差参数辨识是实现数控机床误差补偿的关键技术,而实现误差补偿的前提是通过几何误差参数辨识为空间误差模型准确提供数控机床的21项几何误差参数.现有数控机床几何误差参数辨识方法在测量效率和辨识精度等方面均存在一定不足.基于多体系统误差分析理论研究了12线数控机床几何误差参数辨识方法,并对该方法的数学建模和实验进行了分析.     

五轴机床误差建模与补偿解析新算法

为了建立合理的五轴数控机床综合误差补偿模型,基于机床各部件为刚体联接的假设下,简化了机床运动学约束拓扑关系,本文提出了基于多刚体动力学的综合误差理论模型,并对误差分量进行分析,建立了误差参数表。机床热误差测量点分布离散且采样数据量大,结合灰色综合关联度算法,将离散点数据表征其关联关系,并拟合出各轴热误差量曲线,建立了机床热误差预测模型。综合机床各轴热误差产生的机理,定义了针对主轴热误差和进给轴热误差的新型测量法—5点测量法和6点测量法,大量实验证明理论预测辨识模型曲线与实验结果一致,残差范围在0~12um之间。基于机床误差线性叠加假设,将机床几何误差和热误差统一建模,提出了新型综合误差补偿模型。将此补偿模型用SIMEMS840D数控系统中的PMC单元开发实时补偿软件,大量实验表明某五轴数控机床的加工精度有了显著的提高,完成补偿后误差变化量在 0~29μm之内。     

双转台五轴数控机床主轴热误差测量与建模

为了测量数控机床实际切削加工过程中主轴的热误差,并优化热误差模型的输出,提出利用热测试件测量机床主轴热误差的方法,并利用误差特性分离出热误差。针对机床热误差建模中温度测点优化选择的问题,提出基于K-means++算法和相关系数法相结合的方法选取温度敏感点,采用K-means++算法对所有温度测点进行聚类,相关系数法计算各个温度变量与主轴热误差之间的相关性,从而确定温度敏感点,结合分离出的热误差建立主轴热误差多元线性回归模型。在VMC-C50双转台五轴数控机床上对该方法进行试验验证,结果表明,温度测点的数量由8个减少为2个,模型的预测精度及鲁棒性得到有效提升。     

基于Matlab-GUI数控机床热误差补偿的仿真系统

为了使数控机床加工精度得以提高,对数控机床热误差补偿系统进行研究。在建立基于BP神经网络数控机床热误差补偿模型的同时,运用Matlab-GUI工具设计了具有通用性交互式数控机床热误差补偿的仿真系统,该系统可使热误差补偿更具有实时性、在线高效性和补偿系统操作可视化。     

基于最小二乘支持向量机的数控机床热误差预测

为实现数控机床热误差的补偿控制,提出基于最小二乘支持向量机进行数控机床热误差建模预测的方法.根据最小二乘支持向量机回归预测的原理,优化选择最小二乘支持向量机参数,对数控车床热误差进行最小二乘支持向量机建模.通过测量数控车床主轴温升值与主轴热变形量,将获得的数据进行最小二乘支持向量机建模训练,以建立机床热误差预测模型.实验结果表明,该模型能有效描述热动态误差,与最小二乘法建模进行比较,结果显示,基于最小二乘支持向量机的数控机床热误差预测模型精度高、泛化能力强;采用最小二乘支持向量机得到的预测模型可用于数控机床热误差实时补偿,以提高机床的加工精度.     

五轴数控机床运动误差建模与测试技术

针对双轴旋转工作台五轴数控机床,运用齐次变换矩阵建立了机床运动误差模型,并得到了相应的简化模型.为了测量双轴转台五轴数控机床的运动误差,提出一种基于双球杆仪的五轴机床运动误差分离方法.此方法通过控制数控机床的运动,使机床的任意1个旋转轴与2个直线轴构成三轴联动而另外2个轴保持静止,据此设计了6种机床运动轨迹来测量误差.在测量过程中采用双球杆仪来测量主轴与工作台之间的相对距离,将所测特定位置处的长度值代入误差模型即可得出机床的运动误差.该方法大大简化了数学模型的计算和误差分离的整个过程.仿真分析表明:此方法可以精确地分离出五轴数控机床的旋转工作台的所有8个运动误差,是一种非常有效而简便的五轴数控机床运动误差测量方法.     

最优试验设计辨识捷联惯性系统的静态误差模型

对捷联惯性系统在三轴综合测试转台上提出了最优试验设计辨识其静态误差模型，一次试验完成六个惯性元件的５４项模型参数，仿真结果表明该方法的正确性。     

考虑工件热变形的大型结构件误差建模与补偿

为减少大型结构件的加工误差,基于热特性分析建立了考虑工件热变形的综合误差模型及其补偿方法.分析光栅尺温度变化产生热变形的机理,并通过热流研究光栅尺局部的非线性温度变化规律,对龙门加工中心几何误差和热误差分别建模,并叠加生成复合误差模型.建立工件热变形与温度变化量之间的线性模型,并分析加工过程中复合误差与工件热变形之间的相互关系,建立考虑工件热变形的综合误差模型.利用数控系统外部机械原点偏移功能,应用自主研制的误差实时补偿系统,并依据考虑工件热变形的综合误差模型,实现对龙门加工中心的误差补偿.结果表明:只考虑机床误差时,复合误差模型有很高的预测精度,但并不能应用到有较大工件热变形的大型结构件加工中;而考虑工件热变形的综合误差模型在大型扭力臂的实际加工中效果良好,其加工定位精度至少提高了52%.     

Load-induced error identification of hydrostatic turntable and its influence on machining accuracy

In heavy duty machine tools, hydrostatic turntable is often used as a means for providing rotational motion and supporting workpiece, so the accuracy of turntable is crucial for part machining. In order to analyze the influence of load-indcued errors on machining accuracy, an identification model of load-induced errors based on the deformation caused by applied load of hydrostatic turntable of computerized numerical control(CNC) gantry milling heavy machine is proposed. Based on multi-body system theory and screw theory, the space machining accuracy model of heavy duty machine tool is established with consideration of identified load-induced errors. And then, the influence of load-induced errors on space machining accuracy and the roundness error of a milled hole is analyzed. The analysis results show that load-induced errors have a big influence on the roundness error of machined hole, especially when the center of the milled hole is far from that of hydrostatic turntable.     

基于UG的叶轮流道四轴联动数控加工编程分析

为了控制复杂叶轮结构的加工精度和加工质量,提出一种基于UG的叶轮流道四轴联动数控加工编程方法,以某典型叶轮为加工对象,确定其加工工艺方案,并采用"相对于驱动体"和"插补矢量"结合的刀轴控制方法,从而避免发生复杂小曲面加工的干涉和跳刀现象。通过合理设定"步距"和"切削步长"来降低加工误差,保证加工精度,从而为结构复杂曲面叶轮的精确数控加工提供参考。     

Systematic analysis of error sources during ultra-precision machining

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多体系统理论的数控滚齿机综合空间误差建模

为提高数控滚齿机床的加工精度,结合自行设计的数控滚齿机床,利用近年来研究数控机床误差建模的新方法—多体系统理论对六轴滚齿机床进行几何误差分析,建立综合空间误差模型,得到综合空间误差变化规律。为利用数控误差补偿方法提高滚齿加工精度提供理论支持。     

Sinumerik840D的误差补偿技术

利用数控系统的误差补偿技术可以在成本投入不大的情况下提高机床的加工精度。西门子Sinumerik840D数控系统提供了多种误差补偿功能,用来弥补因机床的机械部件制造、装配工艺和环境变化等因素引起的误差。通过说明多种误差产生的原因,阐述Sinuraerik840D数控系统中反向间隙、螺距误差和垂度误差的补偿原理和补偿方法,这对推广误差补偿技术、进一步提高机床的加工精度有一定的借鉴作用。     

《几何量公差与检测》课程思政教学案例设计——以“加工误差、加工精度与公差”为例

通过讲解“加工误差、加工精度和公差”的知识点内容,对思政元素进行精准融合,并逐步升华。列举中国高铁的工程实例,“失之毫厘谬以千里”,看似微小的误差也会造成不堪设想的后果。培养学生严谨认真的工作态度,精益求精的大国工匠精神,从而推陈出新,实现自主创新。     

薄壁板高速铣削加工过程中的让刀误差预测

为了研究薄壁工件在铣削加工过程中的让刀误差以及获得使让刀误差较小的优化铣削参数，以薄壁板为例，在进行高温拉伸试验和高速压缩试验获得材料力学性能的基础上，建立了薄壁板铣削过程的热力耦合有限元模型.通过模拟螺旋立铣刀与工件材料之间相互的物理作用，获得了铣削力的变化曲线和铣削热的分布，同时得到了在刀具与工件之间物理作用下壁板随刀具的旋转与进给运动而产生的让刀变形，从而得到了薄壁板在铣削过程中的最大让刀误差.根据该有限元模型的结果可以优选薄壁件铣削用量，优化刀具几何形状，弥补让刀变形.     

基于虚拟加工的数控程序优化方法

提出了基于虚拟加工的刀具路径优化、切削参数优化和误差补偿的数控程序优化方法,开发了用于数控程序优化的应用系统.应用实例表明:加工效率和加工精度得到了提高,加工过程也得到改善.     

Error compensation for precision machine tools

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