数控机床热误差实时补偿

数控机床在加工过程中,由于机床部件受到环境温度、摩擦热和切削热等因素影响导致温度升高而发生变形,部件之间原来的相对位置发生改变,相对运动的正确性被破坏.机床部件尺寸的变化使得数控机床精度降低,造成工件加工过程中的热变形误差.在分析产生机床热误差原理的基础上,探讨了热误差的测量方法,并利用多元线性回归方程建立机床热变形和温升之间的数学模型,利用误差补偿技术进行修正,从而减小机床热变形造成的被加工工件的尺寸误差.     

视觉-激光混合式3D测量方法及自动装配研究

自动化装配作业面临基座螺纹孔位置不固定和大臂工件在搬运过程中位姿变化的问题。该文采用激光测量与视觉检测相结合的方法,实现大臂工件三维位姿测量,解决了工件搬运过程中位姿变化的问题。采用动态阈值方法提取螺纹孔连通域,通过形态学处理,提取出螺纹孔的位置特征,以装配底座为基准确定Y、Z坐标值与R_X欧拉角。以基座螺纹孔轮廓作为特征模板,求取大臂与装配底座位姿的偏移量。激光传感器得到大臂工件的X方向信息,通过几何二面角求解与基准位姿的R_Y、R_Z欧拉角偏差。最后在机器人装配系统上进行30次实验,定位姿态误差小于0.1°,位置误差小于0.2 mm,验证了提出的工件位姿测量方法的有效性。     

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。     

谈工艺系统受热变形引起的加工误差

在机械加工中,工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同,使工艺系统各部分的变形产生差异,从而破坏了刀具与工件的准确位置及运动关系,产生加工误差。尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总加工误差的一半以上。因此,在近代精密自动化加工中,控制热变形对精加工的影响已成为一项重要的任务和研究课题。     

一种自适应的涡旋型线轮廓度误差评定方法

提出了一种基于包络线法 ,并结合优化技术来评价涡旋型线轮廓度误差的数据处理方法 .该方法优点在于在涡旋型线轮廓度误差评定过程中能自动实现加工基准与测量基准的适应性调整 ,以此分离加工基准与测量基准之间的位置误差 ,消除位置误差对轮廓度误差评定结果的影响 .经实际应用证实 ,该方法简便、合理 ,为科学地评价涡旋型线轮廓度提供了依据     

大型数控成形磨齿机热误差建模及补偿

基于大型数控成形磨齿机热误差是影响齿面加工精度的重要因素,通过建立磨齿机热误差实验平台,研究砂轮与工件轴的径向热误差随温度变化的关系。结合模糊聚类法基本原理和最小二乘法理论,建立砂轮与工件轴的径向热误差补偿模型,并将补偿模型的计算值与实验检测值进行对比。进行热误差补偿加工实验,验证热误差补偿模型的准确性与可靠性,揭示成形磨齿机热误差与温度之间的关系。研究结果表明:该误差模型的补偿精度高、可靠性好,与实验测量值的相对误差小于2.000%,可有效提升齿面整体加工精度(ISO)3级以上。     

薄壁螺纹零件的滚压加工

薄壁螺纹零件由于工件壁较薄,在夹紧力的作用下容易产生变形,在切削力的作用下,也容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度,利用常规的车削加工非常困难。本文主要讲述了薄壁螺纹零件的滚压加工的原理,通过案例具体阐述加工工艺和方法,提出相关建议,对薄壁螺纹零件的滚压加工具有指导意义。     

夹具用一面两孔定位的误差分析

机器中的箱体常以一面两孔在夹具中定位进行加工。即使夹具的制造与安装都达到了要求的精度,并忽略工件夹紧变形的影响,加工后的一批工件也会产生一定的误差。在夹具设计中常把这种加工面相对其工序基准的位置误差称为定位误差。以△D表示。而用尺寸调整法加工时,可认为加工面的位置是固定的,在这种情况下,加工面对其工序基准的位置误差,必然是工序基准的位置变动所引起的。实质上定位误差就是加工时,工序基准在加工尺     

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．     

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.     

基于粒子群算法的涡旋体三坐标仪检测数据处理方法研究

粒子群算法是一种新出现的进化算法,相对其它进化算法,它收敛速度快、规则简单、编程易于实现.本文提出了一种利用三坐标测量仪检测涡旋型线的数据,基于粒子群优化算法技术来评价型线轮廓度误差的数据处理方法.该方法优点在于在涡旋型线轮廓度误差评定过程中能自动实现加工基准与测量基准的适应性调整,以此分离加工基准与测量基准之间的位置误差,消除位置误差对轮廓度误差评定结果的影响.经实际应用证实,该方法简便、合理,为科学地评价涡旋型线轮廓度提供了依据.     

圆柱形工件素线在线测量新方法

本文对现行的双测头等截距测量直线度理论进行了深入的研究。在此基础上，提出了一种圆柱形工件素线直线度误差在线测量的新方法。该法不仅可分离机械加工系统的运动误差，而且能分离刀具作用力引起的工件弹性变形信号。因而大大提高了素线的在线测量精度。     

螺旋锥齿轮空间曲面NC加工插补误差分析

基于空间曲面共轭原理，建立螺旋锥齿轮的齿面矢量方程，由空间坐标系的变换，确定出刀具相对工件的位置和姿态，实现刀具与工件的相对运动，在综合考虑齿面形状、刀具形态及机床结构等因素的基础上，分析了五坐标螺旋锥齿轮面NC过程插补误差，建立考虑齿面NC插补误差的螺旋齿轮数控加工方法，计算结果与加工实验结果基本一致。     

超精密非球面磨削加工微振动试验系统研究

分析超精密磨削加工中砂轮微小振动对工件表面质量的影响,建立磨削中振动引起工件表面轮廓误差的数学模型,设计相应的超精密磨削加工微振动试验系统,用以模拟磨削过程中砂轮径向、横向的微小振动和摆动.结果表明:合理选择砂轮振动频率或工件主轴转速能有效提高工件表面精度,降低表面波纹度.     

薄壁零件铣削加工系统动态特性测试与分析

为预测薄壁件的铣削加工稳定性,采用有限元模态分析方法和试验模态分析方法,分别分析刀具子系统和工件子系统的动态特性.根据薄壁零件的振型模态,划分表示工件在加工过程中动态特性变化的不同加工阶段、选取能够在刀具切削位置激起振动位移的高阶动态频响模型作为预测切削稳定性的有效振型.对于薄壁零件的铣削加工,建立由刀具子系统和工件子系统相互作用的、考虑加工阶段并取决于有效振型的加工系统结构传递函数.稳定性预测结果与试验结果基本相符,证明系统传递函数的测定精度较高.     

基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真验证

提出了基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真、验证新方法.该方法首先构造整体涡轮叶盘仿真工件、成型电极压缩Voxel模型,再根据数控加工轨迹构造成型电极扫描体,最后在三维虚拟空间完成加工过程仿真.利用Marching Cubes方法提取仿真工件表面三角网格,增强了仿真工件显示质量和速度.通过仿真工件压缩Voxel模型与标准CAD模型的三维对比实现了仿真结果分析验证.该方法在某航天火箭发动机整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程仿真与验证中得到了应用,效果良好.     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

磁悬浮列车轨道梁机加工

以磁悬浮列车轨道梁为对象研究超大型构件的定位及加工技术.超大型构件由于其自重和体积大难以采用传统的定位方法进行定位加工,只能在进行粗略的放置和固定后,用机床来找正工件的位置,实现“粗调位置-找正拟合定位-建模-加工”的过程.采用群控(DNC)控制技术有效解决了远距离实时数据传递与控制问题,避免了人为误差,提高了系统的可靠性.用瞄准镜作为机加工前的定位测量,设计相应的拟合算法,求出轨道梁相对于机床的加工位置,根据测量拟合的数据建立轨道梁机加工模型,使得加工余量均匀,确保了加工节拍.     

考虑刀具-工件-机床系统柔性的铣削表面误差模型

不论是为改进加工精度与效率还是为实现虚拟制造,对切削过程建立精确而可靠的模型已经成为许多研究者的研究重点。本文针对棒铣过程,考虑工件、刀具和机床柔性,推导了一个解析的加工表面误差模型。仿真显示了加工条件对表面误差的影响,在较小切深时,切削力将刀具推离工件形成正误差,而在较大切深时,切削力将刀具拉向工件形成负误差。这些特点在实际切削实验中得到验证。