精密坐标镗床进给系统热误差分析与预测

为了预测数控机床运行时热误差对进给系统定位精度的影响,以精密坐标镗床为研究对象,采用红外热像仪和激光干涉仪分别测量进给系统在每个测点的丝杠温度和定位精度,提出进给系统热误差的最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测方法,建立了关于温度与位置的预测模型。模型引入最小二乘支持向量机方法对机床进给系统热误差进行预测分析,较好地描述了进给轴热误差与温度、位置之间的非线性关系,且对样本的依赖度小,有很好的泛化能力,解决了目前线性拟合模型用特征平均温度替代当前测点温度进行计算而存在较大误差的问题。实验结果表明,与目前已经在数控机床上实际应用的线性预测模型相比,LS-SVM模型对进给系统热误差的预测精度可达90%,预测精度提高30%以上,取得了非常好的预测效果,具有较高的现实应用价值。     

龙门移动式双驱进给系统定位误差补偿方法

针对双驱进给系统结构的特性,提出了双轴定位误差建模与补偿方法.分析影响双驱进给系统定位精度的误差来源,建立基于双轴误差数据的龙门移动式双驱进给系统的速度-位置定位误差预测模型.采用开放式数控系统,提出基于交叉耦合的双驱进给系统定位误差补偿方法.在误差补偿过程中考虑双轴动态耦合特性与同步误差和单轴跟随误差耦合作用对误差补偿的影响,并进行误差补偿实验验证.实验结果表明所提出的误差补偿方法提高了龙门移动式双驱进给系统的定位精度和同步精度.     

螺距累积误差对数控机床精度的影响与对策

分析了机床定位精度对数控机床精度的影响,探讨了丝杠螺距累积误差对数控机床定位精度的影响,最后提出用软件补偿的办法来减少螺距累积误差对CNC机床的影响.     

数控机床进给系统模态参数的自激振辨识方法

为实现数控机床模态参数的现场辨识,提出了数控机床进给系统模态参数的快速自激辨识方法。利用G代码小线段编程方法,实现了数控机床进给系统振动的激励,并通过内置传感器信号(光栅、编码器、电流)采集了进给系统的振动信息。采用ARMA模型的响应信号模态参数辨识方法分析内置传感器信息,得到了进给系统轴向和扭转振动的模态参数。试验表明,所提出的模态参数辨识方法可使激振过程更为方便,采用的内置传感器信号减少了对传感器布置的限制,从而提高了现场试验模态的效率,可以比较准确地辨识出进给系统的一阶固有频率。     

浅析数控机床精度的影响因素

生产中影响数控机床定位精度的因素有很多,本文主要对伺服进给系统、生产现场、热误差及导轨几何精度四个方面对精度的影响进行分析。     

螺距累积误差对数控机床精度的影响与对策

分析了机床定位精度对数控机床精度的影响 ,探讨了丝杠螺距累积误差对数控机床定位精度的影响 ,最后提出用软件补偿的办法来减少螺距累积误差对CNC机床的影响。     

螺距累积误差对数控机床精度的影响与对策

分析了机床定位精度对数控机床精度的影响,探讨了丝杆螺距累积误差对数控机床定位精度的影响,最后提出用软件补偿的办法来减少螺距累积误差对CNC机床的影响。     

机床动态切削力测定试验与时间序列模型预测

为获取动态切削力,在数控机床ETC1625P上对12Cr18Ni9回转件进行外圆切削试验.利用信号实时采集系统获取刀具在切削平面内两个正交方向运动的位置信息,同时将KISTLER传感器安装在机床刀头上,测得加工过程中三个切削方向的实时切削力.试验数据表明切削力在进给方向随位移而波动性变化.为研究切削力与切削参数之间的复杂非线性关系,通过时间序列分析建模,实现对动态切削力的预测.对切削力误差进行分析,得到的预测精度符合要求.     

基于DSP运动控制器的CNC系统中运动误差的诊断补偿

为了满足数控系统向开放式、智能化、高精度方向发展的需要,研究开发了基于PC与DSP运动控制器的半闭环开放式三坐标CNC系统,编制了数控机床运动误差的分析软件,并将运动误差嵌入到CNC系统中进行补偿.运动误差诊断补偿实验表明,该方法可大大提高机床精度.     

寄生式时栅角位移传感器误差源分析与验证

为了提高寄生式时栅角位移传感器的精度,深入分析误差源产生机理和变化规律,确定其主次影响因素,通过对传感器结构分析和行波公式推导分析,得到寄生式时栅角位移传感器的主要误差来源,包括两相激励信号时间、空间正交性误差以及驻波信号幅值误差、线圈零点残余电压引起的误差等.对各误差分量的具体谐波频率次数进行理论推导,确定了产生不同谐波误差分量的具体原因,并通过实验进行验证.验证结果表明:导致传感器产生零点残余电压的误差影响因素对传感器测量精度的影响最为显著,为寄生式时栅传感器的主要误差来源;激励信号的时间、空间正交误差及两列驻波信号的幅值不等为次要来源.     

螺旋锥齿轮数控展成轨迹生成及直接插补算法

给出了螺旋锥齿轮五坐标NC展成加工运动和直接插补算法，该直接插补算法以NC原理上的最小步长逼近展成轨迹，可获最大展成运动精度，在综合考虑展成允许误差，机床动力特性及伺服驱动能力的基础上，给出了进给速度的限制修正及平滑处理算法，该算法可作为螺旋锥齿轮数控机床数控系统核心处理算法。     

旋转轴与平移轴联动误差的快速测量及溯源

为了对多轴数控机床旋转轴与平移轴联动误差进行快速测量与溯源,提出了一种基于数控机床内置的光栅尺、编码器等无传感器信息的评估方法.该方法通过对数控系统的二次开发,可获取配置不同数控系统的多轴机床的无传感器信息,依据旋转轴与平移轴的联动特性,构造了具有一些球杆仪特征的虚拟杆,且规划了虚拟杆切向测试路径,并采用单旋转轴与两平移轴联动方式,进行圆度误差测试,实现了多轴数控机床旋转轴与平移轴联动误差的动态快速测量.此外,基于虚拟杆的工作原理,分别建立了联动误差关联及解耦模型,并提出了利用空间圆周图谱和小波频谱技术进行联动误差快速溯源的策略.试验结果表明,所提出的旋转轴与平移轴联动误差测试与溯源方法实用、有效,为多轴数控机床旋转轴与平移轴联动误差补偿奠定了基础.     

基于仿生感知的机床刀具故障诊断系统

现有刀具故障诊断系统具有系统庞大、成本高,精度低等问题,亟需开发一种高精度、低成本的刀具故障诊断系统.为此,提出一种基于仿生应变传感器的数控机床刀具故障诊断系统,该系统首先将精度高、价格便宜的仿生柔性裂纹阵列振动敏感元件封装成刚性的仿生应变传感器,使其适用于采集机床刀具振动信号;然后从采集的刀具振动信号中提取时域和频域特征,并使用支持向量机算法建立刀具故障诊断模型.通过实验对离线故障和实时机床加工环境中的在线故障进行诊断,结果表明,设计的基于仿生应变传感器的刀具故障诊断系统对机加故障诊断的准确率大于88％,在保证故障诊断性能的同时降低了检测成本.这是将灵敏度高、成本低的仿生柔性敏感元件应用于工业故障诊断的一次全新尝试.     

元动作装配单元误差传递模型及有效路径求解方法

在对机械产品进行"功能-运动-动作"结构化分解的基础上,将影响元动作装配单元装配精度的误差源分为零部件的形状误差、位置误差、装配位置误差和运动误差等四类误差源。引入误差链接模型作为元动作装配单元误差关联关系的基本封装单元,构建结构化误差关联模型——链接网络和链接矩阵,形象描述误差间的耦合嵌套关系。提出基于误差链接模型的装配误差传递路径求解方法,用老鼠迷宫算法搜索所有可能的误差传递路径,以装配精度最高作为判别依据,得到各误差分量的有效传递路径。以蜗杆转动元动作装配单元蜗杆轴线平行度误差有效传递路径为目标,对上述方法进行验证,结果表明该方法能够高效地搜索到所有误差传递路径,并快速获得有效传递路径。该方法的提出为整机装配过程质量预测与控制提供了理论依据。     

五轴联动刀具路径NURBS插补技术

针对复杂曲面五轴加工直线圆弧插补的不足,对五轴加工NURBS插补算法进行相关研究,同时对NURBS插补过程中插补点的曲率分析计算,推导出插补误差与进给速度的关系,实现用进给速度对插补误差自适应地调整。最后,针对双转台五轴数控机床,基于IMSPOST开发了具有NURBS插补的专用后置处理器,实现了NC 程序的输出。实验结果表明：该技术方法提高了刀具运动平稳性和加工精度,优化了加工精度与加工效率,为五轴NURBS插补加工提供了理论指导。     

三坐标测量机测量误差的试验研究

操作不规范等诸多因素导致采用三坐标测量机测量的误差较大。为了探索操作方法、测球直径、测头进给方向与被测表面夹角和数据处理方法对测量精度的影响,设计了一种操作方法对测量精度影响的试验。该试验通过在两种测量模式下对高精度量块进行测量,研究了测头直径、测头进给方向与被测面之间的夹角对测量精度的影响。用MATLAB编程对测球中心点数据进行处理,与设备自带软件测量数据进行比较,研究了不同数据处理方法对测量误差的影响。分析了产生测量误差的原因,该研究对提高测量精度和研究数据处理方法有很好的参考价值。     

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%.     

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.     

数控铣床几何误差测量与反向间隙补偿试验

 研究数控铣床几何误差检测及其补偿技术,对高速数控铣床工作空间中的平面误差场的检测、建模和补偿技术进行了比较系统和深入的探讨。对几何误差的基本特性,在单轴轴向运用高精度的HEIDENHAIN直线光栅进行了试验验证。结果表明,在满足基本测试条件下,误差的基本特性成立,这为提供新的误差测量方法打下了基础;针对数控铣床运动过程中的反向间隙,提出了插补运动综合几何误差的间隙补偿技术和算法,数据处理后的测量结果显示反向间隙可以很好地得到补偿。     

数控刀具预调仪误差补偿技术的研究

误差补偿是一种提高机床与仪器工作精度的有效方法，本文根据数控刀具预义的结构特点，在刚体模型的基础上，建立了非刚性体数学模型并推导出误差补偿公式，最后，采用激光义测量轴向任意直线定位误差的方法对修正效果进行了验证。