NC加工位置误差模型及其测量和补偿方法研究

机床误差补偿是为了达到"抵消"刀具位置的误差,消除或减少加工误差.从不追溯误差来源的角度,提出了机床加工位置误差有限元模型.这种模型建模方法简捷,既能够准确地表示机床误差及其分布,又能以简单、经济的方法加以标定.误差有限元的网格越密,该模型精度越高.为了高效标定误差有限元网格节点参数,提出了用跟踪激光干涉仪实现机床误差的直接测量方法.同时,提出了基于位置误差有限元模型的实时补偿软件设计方法,介绍了基于华中Ⅰ型数控系统的实验情况.实验证明,位置误差有限元补偿方法是一种提高数控机床精度经济而有效的方法.     

NC加工位置误差模型及其测量和补偿方法研究

机床误差补偿是为了达到“抵消”刀具位置的误差，消除或减少加工误差．从不追溯误差来源的角度，提出了机床加工位置误差有限元模型．这种模型建模方法简捷，既能够准确地表示机床误差及其分布，又能以简单、经济的方法加以标定．误差有限元的网格越密，该模型精度越高．为了高效标定误差有限元网格节点参数，提出了用跟踪激光干涉仪实现机床误差的直接测量方法．同时，提出了基于位置误差有限元模型的实时补偿软件设计方法，介绍了基于华中Ⅰ型数控系统的实验情况．实验证明，位置误差有限元补偿方法是一种提高数控机床精度经济而有效的方法。     

基于插值算法的数控机床复合误差补偿技术

为提高数控机床的加工精度,提出了基于线性插值法和牛顿插值法的数控机床几何与热的复合误差建模方法,并利用数控系统外部机床坐标系的偏置功能,应用自行研发的综合误差实时补偿系统进行误差在线实时补偿.结果表明:所提出的模型具有计算简便、预测精度高等优点,可用于各种复杂加工场合中的数控机床几何误差与热误差的实时补偿.     

轨迹误差建模的多轴联动机床轮廓误差补偿技术

为了提高数控机床多轴联动加工精度,减小由传动机构和运动部件质量、刚度、阻尼及摩擦等因素造成的轮廓误差,针对交叉耦合控制参数难以选择及容易使系统不稳定的问题,提出了一种针对多轴联动机床进行运动轨迹误差建模和补偿的方法.该方法通过测量机床的典型实际联动轨迹,来建立轮廓误差模型,实现了加工过程轮廓误差的实时估算和补偿.通过对x、y轴工作台的联动轮廓误差建模和补偿实验,证明此方法可以显著减小圆弧及曲率连续变化曲线轨迹的加工误差,从而提高了在高速条件下的数控机床多轴联动的加工精度.     

基于自适应分段与动态修正的机床定位误差补偿

为了提高并保持机床的加工精度,提出了自适应分段建模与动态修正相结合的误差补偿方法.根据误差曲线形状与建模精度需求,自适应地确定分段区间与函数最佳拟合阶次,以实现在线自动建模.结果表明,所建模型并非一个固定的算法,能够实时监测机床温度场、外界环境温度及冷却液工作状态的变化情况,不断更新数学补偿模型的几何调整因子与热增益系数,并动态修正补偿模型.同时,在VM850型立式加工中心进行了误差补偿实验.结果表明,在复杂工况下,基于自适应分段建模与动态修正相结合的误差建模及补偿方法能够满足数控机床的实时补偿需求,其补偿精度高、鲁棒性好.     

基于单目视觉的Delta机器人零点标定方法

针对实际工程应用中少自由度高速抓放并联机器人的精度问题,提出了一种基于视觉测量的快速标定方法.以Delta机器人为例,通过系统分析和机构合理简化,建立了零点误差模型.构造出基于单目视觉平面测量的零点误差辨识模型,借助单目视觉仅检测机器人动平台沿水平面运动时末端x、y向的位置误差,识别出零点误差,进而修改零点位置实现末端位置误差补偿.标定实验结果表明该方法简单、有效、实用性强.     

基于时间序列算法的数控机床热误差建模及其实时补偿

提出了一种基于时间序列算法的机床热误差建模方法.通过时序算法综合分析软件,对实测的热误差数据进行预处理、模式识别、模型参数估计、循环定阶判别以及模型整合,建立表征机床热误差变化规律的实时补偿模型,并通过判别温度变化趋势,实时调整模型迭代系数.通过实时补偿系统,利用所建立的热误差补偿模型对数控机床的热漂移误差进行实时补偿加工.结果表明,工件的径向尺寸误差从补偿前最大的112μm降低到7μm,机床加工精度和稳定性大幅度提高.     

基于体对角线机床位置误差的激光矢量测量分析

机床空间位置误差的测量和补偿是提高加工精度的重要手段。通过分析机床沿4条体对角线的位移误差与空间位置误差间的矢量关系,提出了利用体对角线多步运动测得的位移误差分离机床运动轴位置误差的矢量分析方法。分析结果表明,新方法不仅可以反映机床的几何精度,而且可以快速分离出3个运动轴的9项位置误差,为实施数控机床的空间位置误差补偿提供了理论基础。     

基于分步对角线的数控机床误差辨识新方法

机床空间位置误差的测量和补偿是提高加工精度的重要手段。分析了数控机床的各项误差元素,建立了数控机床的空间定位误差模型;详细阐述了分步体对角线法用于误差检测和分离的原理,以及不能对机床误差完全辨识的不足。将分步对角线法引入平面测量,分析6条面对角线与位置误差间的关系,提出了一种新的辨识机床各分项误差的方法。该方法操作简单、效率高、所需元件少;不仅可以反映机床的几何精度,而且完全分离出了机床的各项误差元素,为数控机床的空间位置误差补偿提供了理论基础。     

数控机床定位误差的软件补偿

提出了基于“华工I型”数控系统数控机床的定位的软件补偿方法,该方法克服了等间距定位误差补偿的缺点,使定位误差补偿的位置可随机设定,建立了数控机床定位误差软件补偿的数学模型,在XK713加工中心上进行了补偿实验表明,采用本补偿方法能使机床的定位误差减小70%汉上。     

线结构光扫描测头误差分析与补偿方法

针对线结构光扫描测头多项式拟合测量模型的系统误差问题,提出了一套用于该测头系统误差提取与补偿的方法.该方法通过在不同高度测量固定直线来提取不同景深位置的测量误差,并从中分离出测头在不同测量高度存在的系统误差,同时进行高度方向上的误差补偿.然后,利用标定结果以及高度方向的误差补偿点阵,将由标定成像网格点阵计算得到的空间点阵与实际标定空间网格点阵进行对比,进一步提取高度误差补偿后的测量结果存在的误差值,从而进行二次补偿与修正.实验表明,该方法可以有效扩大测量景深(达到150 mm),并且在采用步进电机开环驱动的普通机械精度工作台(单轴定位精度为15 μm)上测量时,能够保证在较大景深范围内具有较好的测量精度(±50 μm).     

数控机床温度测点优化及热误差预测方法研究

热误差补偿技术是提高机床加工精度经济有效的方法,确定最佳关键温度测点布置位置和数目将极大提高机床热误差模型的精度和鲁棒性。针对一台立式加工中心,进行了机床热误差测量试验,根据其温度场,提出了模糊聚类与信息论相结合的方法,寻找最佳温度测点布置位置。该方法根据温度变量间的相似性,对温度变量聚类分组,然后利用互信息法对组内变量单独寻优,实现温度测点优化布置,最后利用多元线性回归分析建立机床热误差预测模型。在VMC1165立式加工中心进行了试验验证,温度测点减少为4个,热误差模型的拟合最大残差降低到5μm以内,相对于其他方法进一步提高机床热误差预测精度。     

NL201HA数控卧式车床X轴热误差建模及补偿

该文分析了数控卧式车床热误差对机床加工精度的影响。利用红外热像仪、位移传感器和温度传感器记录热误差数据,建立热误差模型和热误差补偿系统。利用红外热图像和相关分析,对关键测温点的位置进行了优化。然后,建立了车床主轴径向(X方向)热误差的线性回归模型。实验结果表明:线性回归模型是鲁棒的,适用于机床热误差建模。利用线性回归模型开发了基于Siemens828D型数控系统及S7-300PLC(可编程逻辑控制器)的热误差补偿系统。检测结果表明:轴径向热误差由原来的10μm减少到5μm以内,精度提高50%以上。     

基于SSO算法优化神经网络的数控机床热误差建模

针对影响五轴数控机床加工精度的复杂热特性,提出了一种用于摇篮式五轴数控机床热误差建模方法.该方法主要采用鲨鱼嗅觉优化(SSO)算法和神经网络的复合建模方式,有效提高了机床热误差预测模型的精度和建模效率.首先通过使用热成像仪筛选出机床的温度敏感点,然后将温度传感器布置在机床热敏感点的位置,将采集到的热特性数据采用本文所提方法进行热误差建模,结果表明,该方法在建模速度和精度上要优于ABC和PSO神经网络,最后将该热误差预测模型应用于五轴数控机床热误差补偿实验,将试件加工精度提高了32%.     

5轴混联机床运动学标定的测量轨迹评价及误差补偿

该文以一台5轴混联机床为对象,对运动学标定中的测量轨迹评价和误差补偿进行实验研究。根据矢量闭环方程和一阶摄动法,分别建立了混联机床的运动学模型和误差模型。基于向量非正交度的描述方法,提出了一种用于评价测量轨迹的指标。利用该指标设计两个不同测量轨迹,并分别进行了标定实验研究,验证了指标的有效性。分析和比较了基于运动学正解和逆解的误差补偿方案,并通过标定实验验证了基于运动学逆解的误差补偿方案更能有效提高该机床的精度。“S”形试件切削实验结果显示94%的测点合格,验证了该指标和误差补偿方案的有效性。     

基于误差分解的数控机床热误差叠加预测模型及实时补偿应用

针对数控机床热误差变化复杂而难以用常规方法预测的问题,将温升过程的热误差按不同的误差因素分解为静态基准误差和温升影响误差2个部分,分别建模并叠加生成热误差整体预测模型;利用所建模型对一台典型三轴数控铣床进行热误差预测;同时,结合自主研发的误差实时补偿系统,采用模型预测值对机床热误差进行实时补偿.结果表明：所提出的模型可以准确预测温升过程中任意温度的变化状态和坐标位置的热误差;模型预测值对机床热误差的补偿效果显著,可大幅降低热误差对加工精度的影响.     

H-Bot型3D打印机动力学参数辨识与定位误差补偿

为提高经济型3D打印机的打印精度,以H-Bot型3D打印机为研究对象,对传统的运动模型进行简化,建立新的运动学方程,并搭建动力学仿真模型.通过引入正交实验和参数辨识方法对模型参数进行优化,对打印机的单轴运动进行标定,利用微分误差补偿法对运动进行误差补偿.提出一种基于以上方法的单轴运动标定方法,该方法可显著提高打印机喷嘴...     

精密车削中心热误差鲁棒建模与实时补偿

为了减小数控机床的热误差.提高数控机床的加工精度,使用BP神经网络和遗传算法相结合的方法建立了热误差模型,并基于所建模型开发了数控机床热误差实时补偿系统.基于对数控机床热动态过程的分析,利用4个关键温度点,建立BP神经网络热误差模型.用遗传算法优化BP神经网络连接权值和阈值,提高了模型的预测精度和收敛时间.试验结果表明:对精密车削中心进行实时补偿后,加工误差从32 μm降低到大约8 μm,明显提高了数控机床的加工精度.     

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.     

数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法

为了对数控滚齿机的热变形误差进行补偿,提高齿轮加工精度,利用聚类回归分析方法,优化选择了热误差补偿过程中的温度测量点.采用最小二乘回归方法建立了热误差模型,实验结果验证,该模型精度高.提出了一种热误差差动螺旋补偿方法,该方法完全采用外部硬件补偿,能够独立地实现对热变形误差的实时补偿.与其他补偿方法对比,该方法不受限于数控系统的开放性,通用性较强.