五轴数控机床综合误差建模分析

分析了机床运动副的误差运动学原理，利用齐次坐标变换对一台包含3个移动副和2个转动副的五轴加工中心建立了误差综合数学模型．模型中不仅包含了几何误差且包含了热误差，共计57个误差元素．本分析方法可为其他类型的多轴数控机床、机器人的误差综合建模及补偿提供理论参考．     

国外数控机床误差建模与补偿技术研究的历史及现状分析

阐述了国外数控机床的几何误差、热误差建模及补偿历史,对精度高的建模和补偿方法进行了分析,指出了其优缺点,对设计新的建模和补偿方法具有重要的指导意义。     

五轴数控机床几何误差建模研究

阐述了五轴机床的综合误差建模过程,对传统的建模过程进行了优化处理,得到了包含方向误差在内的综合数学模型。     

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%.     

加工中心空间综合误差建模技术

在建立加工中心空间误差几何模型基础上，着重解决加工中心在实际加工时受外载荷作用下的误差建模和分析计算，使误差模型适合于实际加工状态。     

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.     

数控机床热误差的最优线性组合建模

提出数控机床热误差的最优线性组合建模方法及其相关算法.该方法通过线性和的方式对基于不同数学理论所建立的热误差模型进行综合,并以不同拓扑结构及训练算法的反向传播神经网络为例,建立了最优线性组合神经网络.通过对一台CNC机床的实际加工数据进行分析,对该建模方法进行验证,并探讨了该方法的最佳使用条件及其原因.建模结果表明,所提出的方法能够在节省建模时间的同时大幅提高所建立模型的预测精度,是一种高性价比的建模方法.     

基于人体免疫系统RBF网络的数控机床热误差建模

针对现有误差预测模型无法实现结构自适应调整和在线训练的不足,通过对比人体免疫系统和人工神经网络,提出人工免疫RBF(AIRBF)网络,实现了网络结构的动态调整和在线学习.通过数控车削中心进行的实验验证,并将预测结果同传统RBF网络预测结果进行比较.结果表明,该网络结构简单,能够很好适应热弹性变形的非线性时变特性,并能获得更高的热误差预测精度和更好的对突变数据点的跟随性.     

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。     

数控机床热误差变参数GM(1,1)的建模

为提高数控机床的加工精度,减少热误差对零件加工质量的影响,对热误差变参数灰色GM(1,1)在线预测模型进行研究.变参数灰色GM(1,1)在线预测模型能直接运用热误差时间序列值进行单序列建模,并给出模型参数的逐步迭代公式,根据不断输入的新数据,变参数模型能利用迭代公式,及时修正模型参数.以某精密卧式加工中心为研究对象,对所提出的变参数灰色GM(1,1)模型进行应用验证,并与传统的,1)模型和新陈代谢GM(1,1)模型进行对比研究.对比分析的结果表明:变参数灰色GM(1,1)模型很好地解决了传统的GM(1,1)模型难以预测大样本数据和非线性变化趋势的问题,且比新陈代谢GM(1,1)模型建模运算量小、求解时间短.变参数灰色GM(1,1)模型的预测值与实验结果对比表明,该模型预测精度高、通用性好,适用于机床热误差建模预测,进而提高机床的加工精度.     

基于灰色GM(1,4)模型的数控机床热误差补偿技术

为降低机床加工过程中温度场变化对机床加工精度的影响,分析了数控机床生产过程中热源组成及热误差产生机理,根据灰色关联度理论从原设定的8个温度测量点中计算选定4个机床温度关键测量点,建立了灰色GM(1,4)预测模型。该模型搭建了4个关键测温点的温度变化情况与机床热误差值之间的映射关系,能在生产过程通过获取关键点温度实时预测机床热误差值,再通过数控系统将预测值补偿到刀具进给位置,以此形成机床热误差补偿机制。最后,以精密卧式加工中心THM6380为实验对象,检验GM(1,4)模型预测结果与实际热误差值间的差距,拟合残差在±1μm以内,拟合效果良好。     

数控机床平面误差场的接力测量法

分析了数控机床几何误差的固有特性,提出一种使用较小范围测量仪器获得整个机床平面误差场信息的方法——接力测量法.该方法以距离机床坐标原点较近的点（该点的误差直接通过测量仪器获得）为基点,从而获得离机床坐标原点较远位置点的误差,依此类推,最终获得整个机床平面上位置点的误差信息.给出了接力测量的法则,对平面误差场中任意一点的误差,应以最少的接力次数获得,接力测量次数相同时,测量路径对测量结果影响不大.试验结果表明,在数控机床反向间隙补偿后,由接力测量产生的误差对测量结果影响很小,接力测量法具有较高的测量精度,且操作方便,能够用来进行平面误差场的标定.     

一种基圆差动式展成磨齿机及其数控系统设计

针对现有磨齿机存在传动链复杂、齿轮磨削加工精度低等实际问题,设计了一种新的高精度基圆差动式展成磨齿机.其核心内容是通过在工件主轴上设置一个附加旋转运动和工作台直线运动伺服驱动环节,来实现齿轮的高精度展成磨削,并利用工业控制计算机开发了该机床的数控系统及控制过程.实践证明,由此构成的数控磨齿机传动链简单、加工精度高、机床成本低,具有一定的实用价值.     

微细切削用小型数控铣床的研制

介绍了一台自主构建的适于微小尺寸零件制造的300 mm×400 mm×500 mm三轴小型数控铣床,xyz工作空间尺寸为50 mm×50 mm×20 mm,全闭环数控系统分辨率为0.05 μm,能实现亚微米级加工精度.该机床关键部件采用高速空气静压电主轴、交叉滚柱支撑的高分辨率超精密滑台、永磁直线电机、CCD显微镜以及基于IPC的多轴运动控制卡,结合优化的插补控制策略及误差补偿机制,能实现三维复杂形面超精密微细切削加工的精度要求.初步调试后的加工试验结果显示,该铣床已经具有加工大深宽比meso尺度三维零件的能力.     

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.     

3-PRS serial-parallel machine tool error calibration and parameter identification

3-PRS serial-parallel machine tool consists of a 3-degree-of-freedom (DOF) implementation platform and a 2-DOF X-Y platform. The error modeling and parameter identification methods were deduced based on 3-PRS serial-parallel machine tool. 3-PRS serial-parallel machine tool was researched, and the mechanism of error analysis, modeling, identification of error parameters and measurement equipment for the use of agency error of measurement were conducted. In order to achieve the geometric parameters calibration and error compensation of the serial-parallel machine tool, the nominal structural parameters of the controller was adjusted by identifying the structure of the machine tool. With the establishment of a vector space size chain, we can do the error analysis, error modeling, error measurement and error compensation can be done.     

3-PRS serial-parallel machine tool error calibration and parameter identification

3PRS serialparallel machine tool consists of a 3degreeoffreedom (DOF) implementation platform and a 2DOF XY platform. The error modeling and parameter identification methods were deduced based on 3PRS serialparallel machine tool. 3PRS serialparallel machine tool was researched, 〖JP2〗and the mechanism of error analysis, modeling, identification of error parameters and measurement equipment for the use of agency error of measurement were conducted. In order to achieve the geometric parameters calibration and error compensation of the serialparallel machine tool, the nominal structural parameters of the controller was adjusted by identifying the structure of the machine tool. With the establishment of a vector space size chain, we can do the error analysis, error modeling, error measurement and error compensation can be done.     

基于知识的数控机床ICAID系统的构建

将设计知识和用户知识的提取过程作为获取工业设计知识的方法,并以知识为基础构建数控机床ICAID系统中的知识系统;通过口语分析实验和意象尺度实验,得出工业设计师与工程师的设计思维差异以及构建ICAID系统所需的系统知识,即:关于组织、管理的系统知识与工业设计领域求解问题的系统知识;分析设计师与工程烫师对数控机床造型设计的认知过程,得出自上而下和自下而上2种不同的认知方式,提出对应的意象尺度图与草图器2种知识推理机制;结合设计经验知识与构建ICAID系统所需知识的类型和应用模式,研究ICAID系统的构建方式,提出一个能为用户解决数控机床工业设计领域问题的知识系统模型.     

3-PRS serial-parallel machine tool error calibration and parameter identification

3-PRS serial-parallel machine tool consists of a 3-degree-of-freedom (DOF) implementation platform and a 2-DOF X-Y platform. The error modeling and parameter identification methods were deduced based on 3-PRS serial-parallel machine tool. 3-PRS serial-parallel machine tool was researched, and the mechanism of error analysis, modeling, identification of error parameters and measurement equipment for the use of agency error of measurement were conducted. In order to achieve the geometric parameters calibratio...