基于球杆仪的数控机床几何误差辨识与建模

针对现有激光干涉仪的数控机床几何误差辨识与建模,操作过程复杂、建模效率低等问题,提出了一种新的基于球杆仪的数控机床几何误差辨识与建模方法.利用三平面圆弧轨迹测量法和球杆仪对误差进行测量,建立了球杆仪读数与机床各平面内对应几何误差之间的辨识模型,实现了几何误差辨识,并建立了机床综合误差预测模型.同时利用激光干涉仪建立比对实验装置,测量出机床的实际几何误差.分别将利用球杆仪辨识出的几何误差数据和激光干涉仪测量的误差分别代入机床综合误差预测模型进行对比验证.从对比结果中可以看出,利用两种方法建立的机床综合误差模型差别在3.0μm,可以满足机床误差补偿的要求.     

球杆仪安装误差对机床圆测试精度的影响

为了提高球杆仪测量机床误差的准确度,研究了其安装误差对机床圆测试数据的影响及辨识和分离方法.通过分析球杆仪测量过程中某任意位置的几何特征,推导了球杆仪测量值与安装误差间的数学关系.继而利用数学仿真揭示了测量值随安装误差变化的规律,并建立了相应的数学模型.在此基础上,提出了一种对安装误差进行辨识和分离的新方法.仿真实验数据证明,该安装误差辨识方法具有较高的辨识精度.最后,对非接触激光圆进行了测试实验,结果表明,所提出的方法可以有效地辨识和分离球杆仪安装误差,提高了球杆仪圆测试数据的准确度.     

数控铣削加工精度预测模型的建立

依据铣削加工的特点,将影响加工精度的误差从坐标分解的角度分为三大类：刀架坐标系、主轴坐标系和工艺基准坐标系。在充分考虑机床几何（运动）误差、工艺系统受力变形、工艺系统热变形等对加工精度的影响的情况下,通过坐标变换将所有误差集中纳入工艺基准坐标系,采用齐次坐标变换法建立了加工精度的预测模型。所建的加工精度模型具有开发性生和实用性,已在实际数控铣削加工中得到验证。     

数控机床实时误差补偿技术及其应用

以某厂一台数控双主轴车床为研究对象,根据齐次坐标转换原理,给出了该机床的几何误差和热误差的综合数学模型．对于不同的热误差因子,给出了不同的热误差数学模型,通过计算机分析合成误差曲线的斜率,分离了热误差和几何误差．补偿系统主要由微机结合机床控制器构成．由机床的温度信号和工作台运动位置信号结合综合误差数学模型,通过微机算出补偿值并送入机床控制器对刀架进行附加进给运动完成实时补偿．补偿试验表明,工件之间的尺寸变化可从原来的６０μｍ以上降到１４μｍ;工件的锥度变化从５０μｍ／ｃｍ以上降到１５μｍ／ｃｍ,大幅度提高了机床的加工精度,满足了工厂的实际生产需要．     

S7520型螺纹磨床热变形的试验研究

螺纹磨床广泛用于工具生产中较高精度的螺纹的加工。机床的热变形是导致加工误差的因素，因此在设计这种精密机床时有必要测定机床各零部件热变形的大小和方向、机床达热平衡所需要的时间以及机床温度场的情况，以了解各热源的影响。为了分别了解各热源对热变形大小的影响，应依次对各热源作单独试验。 本文在S7620型螺纹磨床的床身、砂轮架、工作台运动曲线、工件头架、传动链精度、磨削试验等项热变形试验的基础上，提出了导致加工误差的主要因素和减少发热对加工精度的影响的一些措施。     

数控机床几何误差源的快速辨识方法

针对数控机床几何误差源的辨识问题,研究了基于球杆仪测量信息的机床几何误差源快速辨识方法.采用多项式模型描述机床几何误差源,建立了几何误差源与球杆仪杆长误差之间的线性映射模型.提出一种球杆仪空间误差检测轨迹,该测量轨迹使得球杆仪仅需一次安装即可实现大范围的空间测量.基于该轨迹上的误差测量数据,利用岭回归方法辨识出机床几何误差源全集.仿真与实验结果均验证了所提辨识方法的准确性与有效性,基于激光干涉仪测量方法的验证实验表明,球杆仪辨识结果与激光干涉仪测量结果的偏差在2.3,μm以下.     

一种四轴联动机床转台运动误差的快速检测及分离方法

提出了一种利用球杆仪对四轴联动机床转台误差检测及分离的快捷方法.该方法分为轴向测试和锥形测试,当轴向测试时,在转台旋转的同时,机床直线轴作同轴、同步的圆运动,称为双环测试.该测试能分离出转台的滚转误差、偏摆误差等2项转角误差,以及1项沿直线轴的线性误差.通过锥形测试,能分离出另外2项沿直线轴的线性误差,结合球杆仪的倒锥...     

机床热误差建模技术研究进展

切削加工过程中,机床会由于受不同热源影响而发生热变形,产生机床误差即热误差。在各种类型的机床误差中,热误差可占机床总误差的40%~70%,是影响机床加工精度的主要因素。为减小不同热源对机床热误差的影响,提高机床加工精度,目前主要有3种方法:1)通过对机床零部件进行优化设计,提高机床热刚度;2)应用更为有效的隔离措施,尽量减小或隔离热源影响;3)热误差补偿,通过对热误差进行在线预测及实时补偿,减小机床热变形。热误差建模是实时补偿热误差的前提和基础。首先对机床热误差建模技术进行了介绍,并对热误差建模技术领域的国内外研究现状进行分析,总结了目前热误差建模领域存在的主要问题,进而对热误差建模技术的未来发展方向进行了展望。     

车削加工误差补偿技术及其应用

数控加工中有机床的运动精度误差,刀具的尺寸误差,刀具、机床及零件的热变形和弹性变形误差,还有编程中的计算误差及加工方法引起的误差等,这些都是导致加工误差的因素。该文将主要探讨车削加工误差补偿技术及其应用。     

数控机床主轴热特性分析

主轴热误差是数控机床热误差的主要组成部分,热弹性现象是交替变化的热源作用在构件上产生的,误差补偿是提高机床精度的最有效方法之一．为此,提出并分析了一维主轴热弹性现象产生的原因及其重要特征,并通过有限元分析和实验验证了热动态特性的存在及变化规律．随着时间的增长,温升．热变形之间的关系会逐渐趋近稳态,但不可能获得绝对的稳态．在传热过程中,随着传热距离的增加,温度变化滞后性越大．     

主轴系统动态误差和热漂移误差的测试分析

主轴的动态误差和热漂移误差直接影响机床的定位精度和工件表面加工质量。运用API主轴动态误差及热变形分析仪和API主轴误差分析软件对加工中心的主轴进行动态误差和热漂移测试。通过测量系统采集到的机床主轴系统的温度变化及分布数据及主轴系统的热变形数据,可以了解及掌握机床在运转过程中主轴系统的实际工况,如热平衡时间、主轴系统不同时刻在各方向的变形量等信息,对以后主轴系统的优化设计和动态补偿提供了基础数据支撑。     

基于模糊聚类测点优化与向量机的坐标镗床热误差建模

为了研究电主轴系统热特性对机床精度的影响,建立了主轴轴向及径向热误差模型.以精密坐标镗床为对象,采用五点法对主轴热误差进行测量,并分析了转速对主轴热误差及温度场的影响规律.利用模糊聚类分析法对温度变量进行分组优化,选出对热误差敏感的温度变量,建立主轴轴向热伸长及径向热倾角的最小二乘支持向量机(LS-SVM)以及多元线性回归(MLRA)的综合热误差模型,并设定了预测优度评价标准.结果表明:模糊聚类分组法能有效降低温度变量间的多重共线性,并提高模型的稳定性;LS-SVM模型具备全局寻优的特点,可实现不同工况的高精度预测,预测精度可达90%,且比传统的MLRA模型有更好的通用性以及更强的泛化能力,可作为后期热误差的补偿模型.     

数控机床电主轴热误差的预测方法

为了减少电主轴的热误差,提高数控机床的加工精度,对于时变速度的主轴运转,分别采用多元自回归方法和遗传径向基函数神经网络方法建立电主轴热误差预测模型.根据2种模型对电主轴热变形产生机理的不同表述形式,比较二者的计算效率和拟合精度.研究表明:在相同温升变量的条件下,二者的收敛速度和运算时间相差无几;在预测精度方面2种建模方...     

基于粒子群算法与BP网络的机床主轴热误差建模

为了避免基于反向传播(BP)神经网络的主轴热误差模型精度低、通用性不强和收敛性较差等缺点,利用模糊聚类理论与相关分析法对温度变量进行优化,并且选取热敏感点以挖掘温度变量与热误差间的相关性,降低温度变量间的耦合性.利用粒子群优化算法(PSO)将预测输出与期望输出间误差平方和的倒数作为个体适应度函数,将个体头部分与身体部分的表现码分别映射为网络的隐含层节点数、权值和阈值,实现了对BP网络的拓扑结构的有效优化,通过跟踪个体极值和全局极值实现了粒子群个体速度与位置的更新.分别建立了基于BP和PSO-BP网络的热误差模型,以精密坐标镗床主轴为研究对象,采用五点法对高速主轴热误差进行测量.结果表明,PSO-BP模型可实现不同工况下主轴空间位姿状态的高精度预测,验证了测量及建模方法的有效性.     

基于物理建模法的加工中心主轴热误差建模

针对主轴热误差对机床精度稳定性产生严重影响的问题,提出了一种基于传热理论及热变形机理的主轴热误差预测模型.首先,基于传热机理分析推导出主轴系统的实时温度场模型.然后,根据机床结构尺寸对主轴热变形进行机理分析,并利用物理建模法得到温度场与热误差的关系.最后,在两台同类型的立式加工中心上进行主轴热误差仿真和实验验证.结果表明:主轴热误差模型的平均预测精度达到了95.0%,这证明了该模型具有很高的精度和强鲁棒性.     

多点法圆度及轴系误差分离方法的若干问题

目的 论述多测头圆度及轴系测量误差分离方法的一般原理,测量误差的传播规律以及测圆精度与测头数目的关系。方法 在满足误差分离条件的前提下,增加测头和引入冗余测量方程以减小测头的读数及角位置误差对测圆精度的影响,通过误差分析及实验考察了测圆精度与测头数目的关系。     

ANSYS在数控机床热误差建模中的应用

机床热误差是影响机床加工精度最大的误差源,因此如何有效地选择机床的温度测点,对热误差补偿具有重要的意义。讨论了应用ANSYS与热误差模态分析相结合的方法,该方法极大地增强了选择测点的准确性。     

数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

为了降低加工过程的热误差,提高数控机床加工精度,基于时序相关分析理论与数值计算方法,建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型,再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化,同时,基于数值计算与热传导理论,建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象,建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明,所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.     

机床热特性研究

机床热误差严重影响机床的加工精度,必须对其加以控制,在研究机床的热误差时,首先需要明确机床的热特性,该工作可以为后续热误差建模提供模型输入值.主要综述了机床热误差的来源、机床温度场的获取方法、温度传感器布置策略及常用温度测点优化方法,同时对上述研究中的方法进行了优缺点分析,并结合目前的研究现状,展望了未来的发展.