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.     

基于一次指数平滑模型预测的轮廓误差补偿方法

文章针对数控机床对复杂零件高精度加工的要求,在分析系统轮廓误差的基础上,提出了一种带干扰观测器,并且将一次指数平滑模型预测法与交叉耦合控制相结合的轮廓误差实时补偿方法。前者旨在为系统每个单轴设计一个高性能的控制器,为此针对各轴提出了基于干扰观测器的PID控制策略,用于改善每个轴的特性,从而减小系统的轮廓误差;后者利用当前时刻跟踪误差的实际值,与当前时刻跟踪误差的预测值相比较,从而达到对下个时刻跟踪误差的预测,进一步减小轮廓误差。仿真分析表明所提出的控制方案有效,可提高零件的轮廓加工精度。     

基于切向-轮廓控制与位置补偿的凸轮轮廓控制

为解决凸轮磨削系统的轮廓控制问题, 在分析轮廓误差的基础上, 提出了一种位置跟踪补偿算法与切向鄄轮廓控制相结合的控制策略。 在两运动轴间引入切向鄄轮廓控制, 将轮廓误差坐标变换于切向鄄轮廓坐标系中。 对此变换后得到的两个误差分量, 单独设计其对应的控制器。 为弥补切向鄄轮廓控制带来的不足, 在位置环外增加补偿器, 通过额外补偿跟踪误差, 以保证系统性能, 同时提高了系统各轴对输入信号的跟踪能力。所提控制策略在 Simulink 仿真平台上的实验结果表明, 该策略减小了系统的跟踪误差和轮廓误差, 具有良好的跟踪性能与轮廓性能。     

面向轮廓精度控制的误差补偿方法

在分析了常用几种误差补偿方法的基础上,指出基于轮廓度误差的误差补偿方法的不足.从轮廓精度与位姿误差无关的特性出发,提出了一种直接面向轮廓精度控制的误差补偿方法--几何自适应误差补偿,论述了该方法的两个组成部分--轮廓匹配和误差预估,推导出效率很高的轮廓匹配公式.仿真结果表明:所提方法可以减小轮廓误差,提高轮廓精度,并能实现高精度轨迹控制.     

基于等效误差法的凸轮磨削算法研究

为提高凸轮磨削的加工精度和解决凸轮磨削系统的磨削精度问题, 提出了基于等效误差法和B 样条曲线的凸轮磨削平台的轮廓控制策略。运用B 样条曲线插补的方法给出两轴运动命令指令, 将凸轮的升程数据通过B 样条反算法进行处理得到生成序列的控制顶点等参数, 从而进行插补运算。根据等效轮廓误差为被控对象, 以建立凸轮磨削系统中的非线性等效误差模型, 将两轴跟踪精度问题转化为等效误差稳定化问题, 进而将计算得到控制输入值补偿到两轴, 从而对轮廓误差进行补偿。为使设计的控制器与B 样条曲线产生的指令兼容, 采用Sylvester 隐式化方法将B 样条曲线的参数形式转换为代数形式, 结合使用两种方法进行控制器设计,以满足数控凸轮磨削平台的高精度加工要求。通过在Sinulink 仿真平台实验表明, 该方法可行且有效减小了系统的轮廓误差和跟踪误差, 同时具有良好的轮廓性能。     

模糊控制用于高精度 CNC 系统多轴轨迹联动研究

分析了数控机床伺服进给系统的动特性对多坐标联动轮廓加工误差的影响规律,提出了模糊推理耦合轮廓误差补偿方法的原理,并给出了相应的控制算法及实现措施。该方法依据系统的轮廓误差,通过自适应模糊控制手段向各联动轴提供附加补偿作用,进而提高ＣＮＣ系统的轮廓加工精度。通过在四轴数控机床上实验,证明该补偿方法的可行性。     

五轴机床加工零件轮廓误差预测方法

研究了五轴机床进给轴实际位置预测方法和零件轮廓误差求解方法,在此基础上提出了五轴机床加工零件轮廓误差预测方法。机床进给轴实际位置的预测,通过辨识选定机床进给轴传递函数和读取待加工零件插补指令、将各轴指令输入各轴传递函数获得。零件轮廓误差的求解,通过正运动学变换求解工件坐标系下待加工零件的指令位置轨迹和实际位置轨迹、求解二者之间的轮廓误差来实现。以S形试件为加工零件,以科德KMC600SUMT五轴铣车立式复合加工中心为加工机床,预测了S缘条直纹面A的轮廓误差。刀尖位置误差和刀轴姿态误差引起的零件轮廓误差随着直纹面的位置变化,误差分别在0.04mm和±7×10-5 rad内。研究结果表明:建立的五轴机床加工零件轮廓误差预测方法,可以在加工前实现零件轮廓误差的精确预估,提前判断选定机床是否能够满足零件轮廓误差的要求,为优化加工参数、保证高速加工下的零件轮廓精度提供依据。     

基于带抑制弧时间Petri网的CNC软件模型

提出了一个扩展的时间Petri网———带抑制弧时间Petri网.该网中以抑制弧结合时延变迁来描述实时系统中的中断功能;运用所提出的带抑制弧时间Petri网建立了前后台结构模式的CNC(computernumericalcontrol)软件模型;应用所建立的模型,采用等误差直线逼近法加工一段曲率半径较小的曲线轮廓,对CNC软件中各个任务的时序逻辑进行了分析,并给出了时序分析结果.结果表明,无须对软件进行实际的运行测试,只需要知道CNC软件的时间参数和结构以及控制要求,就可以运用所建立的模型,正确地对该类CNC软件进行时序逻辑分析,评估CNC软件的控制性能.所提出的模型为在CNC软件总体设计阶段就能对其进行时序逻辑分析,为评估CNC软件的控制性能提供了方法和工具.     

基于电子齿轮箱的内齿珩轮强力珩齿轮廓误差补偿控制研究

多轴控制系统的轮廓误差具有强耦合特点，由于是多轴联动产生的结果，仅提高单轴的跟踪精度不一定能降低轮廓误差。为降低珩齿多轴控制系统的齿面轮廓误差，进一步提高珩齿的加工精度，文章提出一种简单有效的补偿控制策略。分析珩齿机的机床结构，根据珩齿多轴电子齿轮箱(electronic gearbox, EGB)控制系统的数学模型推导出基于齿轮啮合原理和坐标变换的齿面轮廓误差数学模型，并设计出一种简单的齿面轮廓误差补偿控制器。仿真和实验结果表明，所提出的补偿控制策略对降低齿面轮廓误差有显著的效果。该文方法对提高珩齿实际加工精度具有一定的指导意义。     

凸轮轮廓法向误差的计算方法

本文以微机控制凸轮加工中砂轮磨损形成的轮廓误差为例,介绍了用瞬心法和包络线法分别计算凸轮理论工作轮廓和实际工作轮廓,然后用非线性方程组和数值远近来求解凸轮理论工作轮廓法线与实际工作轮廓的交点,从而确定了轮廓法向误差的计算方法。