智能机床的误差补偿技术

误差补偿技术是智能机床精度提高与保持的关键技术之一.分析了国内外机床误差补偿技术研究现状,提出智能机床误差补偿技术总框架;总结了智能机床误差源、误差元素、几何与热误差的误差元素模型及建模方法,以及典型的误差补偿方法;研究了力误差补偿技术、基于零件在线测量的误差综合补偿技术;最后,对未来智能机床误差补偿技术的发展重点进行展望.     

辊筒模具超精密加工机床几何误差建模及其补偿策略研究

本文以超精密模辊机床为研究载体,将具有代表性的环槽微结构阵列作为研究对象。通过多体系统理论以及齐次坐标变换的方法建立机床的几何误差模型从而得到几何误差对环槽微结构阵列的影响,并用激光干涉仪对几何误差分量进行了测量。在进行数据处理后提出了一种补偿方法使环槽微结构的加工质量得到了改善。     

小轮齿面误差与调整参数误差敏感性研究

研究SFT(spiral format tilt)加工法加工的弧齿锥齿轮小轮齿面误差与调整参数误差之间的敏感性关系.给出含刀倾法加工的弧齿锥齿轮齿面模型建立方法,基于齿轮啮合原理建立调整参数误差敏感性分析模型,推导了弧齿锥齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程,继而推导了机床调整参数误差作用下的齿面任一点加工误差的解析表达式,并提出了机床调整参数误差对齿面误差的影响系数概念,依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度.通过理论齿面和误差齿面的比较,确定了各项机床调整参数误差作用下的全齿面法向误差的变化规律.由解析法和数值法求解共同确定了弧齿锥齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项.研究结果可为弧齿锥齿轮齿面误差补偿修正提供理论依据和实践指导.      

数控机床误差补偿技术现状与展望

本文综合国内外数控机床误差补偿技术现状,指出其主要不足和难点,并介绍针对这些不足和难点而进行的研究课题,其中包括:基于机床外部坐标系原点偏移的实时补偿器研制、复合误差建模和补偿、考虑温度变化的机床误差高效测量、五轴数控机床误差解耦实时补偿、机床上关键温度点的优化选择、切削力误差实时补偿。     

数控机床螺距误差分析与补偿

本课题对数控机床丝杠的结构及工作原理,以及数控机床的螺距误差对生产的影响进行阐述,并对各种螺距误差情况进行了分析与补偿,较全面地总结了螺距误差的各种情况.对有效改善机床定位精度和加工精度,以及数控机床的维护和合理使用具有重要的参考意义.     

基于多体系统理论的数控机床综合误差建模技术

误差补偿是进一步提高机床精度的重要途径,真实准确的误差模型对最终的误差补偿的效果起着决定性的作用.采用基于多体系统理论的建模方法,对机床拓扑结构、机床的误差元素和坐标系之间的变换矩阵进行充分分析,建立了特定数控机床的综合误差模型,为后期实施对特定机床的实时误差补偿提供了误差计算依据.     

数控机床热变形实时补偿

热误差是影响机床精度最主要的因素之一,机床热误差是由机床工作时复杂的温度场造成机床各部件变形引起的,它是随时间变化的非恒定误差。热误差补偿的研究始于20世纪50年代,但其总体发展是不能令人满意的,究其原因,在于误差辨识即热误差建模。     

基于双三次B样条插值的薄壁件加工误差补偿方法

以薄壁件加工过程为研究对象,针对薄壁件加工的误差预测、补偿问题,提出一种基于双三次B样条插值的薄壁件加工误差补偿方法.在获得薄壁件历史加工数据的基础上,运用插值理论建立误差模型,得到误差分布规律,考虑切削力与弹性变形之间的迭代影响建立误差补偿方法.该方法综合考虑了弹性变形、热误差、几何误差等多种误差源,通过数值分析方法建立误差模型,避免以往薄壁件误差建模中误差源分析不全、解析困难的弊端,最终以薄板工件为例,通过实验验证,应用该误差补偿方法可有效提高薄壁件的加工精度.     

基于在机测量的薄壁件加工综合误差建模与补偿

薄壁零件因其优异的机械性能–重量比而广泛应用于航空航天等领域.但由于刚度低,薄壁件加工时受切削力与夹紧力的影响易产生变形,从而导致较大的加工误差.采用预测力致误差的解析解和有限元等方法难以应对复杂的加工工况.为解决这一难题,提出了一种综合误差补偿方法,可预测并补偿3大主要误差源:几何误差、热误差和力致误差.首先,对机床...     

多轴机床几何误差的一般模型

较详细介绍了多轴机床几何误差的一般模型，这个模型把刀具相对工件的误差表达为机床两相连部件之间误差的线性组合．利用这个模型，可对机床的误差进行软件补偿．在不提高成本的情况下，可提高加工精度，实现不使用精密加工设奋的精密加工，该模型可适用于任意结构的机床．     

伺服加工平台的综合误差建模与补偿

伺服加工平台的几何误差是影响工件加工形貌精度的重要因素。在多体系统理论的基础上,首先,运用低序体阵列描述伺服平台多体系统的拓扑结构,建立各相邻体间的齐次变换矩阵,构建其综合误差模型;其次,利用雷尼绍测量系统对平台的定位误差、直线度误差、俯仰误差、偏摆误差以及两轴之间的垂直度误差进行辨识,将辨识得到的误差值代入构建的模型得出平台几何综合误差;最后,选择凸锥面、平面、球面3种面型工件补偿试验,对误差模型进行原理性验证。研究表明,经补偿后加工所得3种面型工件表面精度均提高了25%左右,证实了提出的补偿方法可用于伺服加工平台几何误差控制。     

并联机床的运动学标定

并联机床具有刚度高、动态性能好、加工效率高等特点,已在大型航空结构件的加工等领域得到了成功应用.运动学标定是并联机床重要的精度保证手段之一.本文从误差建模、位姿测量、误差辨识及误差补偿等方面介绍了并联机床的运动学标定方法,并具体介绍了一台国产并联机床的运动学标定试验及相关研究.     

机床定位精度对磁流变抛光的影响分析

根据KDMRF-1000磁流变抛光机床的结构形式,建立机床坐标系.对机床进行运动求解,得到磁流变抛光机床后置处理算法模型.在此模型的基础上,分析了机床各轴定位精度对磁流变抛光加工的影响,进行仿真分析,得到了误差的影响规律和对机床的定位精度要求.     

振梁加速度计温度误差模型及补偿技术研究

研究了振梁加速度计温度误差建模及补偿问题。分析了振梁加速度计受温度影响的主要因素,应用最小二乘算法得到零偏、标度因数与温度的多项式拟合关系,进而得到振梁加速度计的温度误差模型。利用该误差模型进行温度补偿。结果表明：经过温度建模和补偿,振梁加速度计精度有明显的提高。     

基于支链受力分析的Stewart平台球铰间隙误差补偿方法

为减小球铰间隙误差对并联机构动平台运动精度的影响,以Stewart并联机构为例,借助静力学分析对球铰间隙误差进行了标定和补偿.首先,采用序列法对机床结构误差及球铰间隙误差进行了标定.其次,采用螺旋理论分析了该机构运动支链的受力状态,进而得到支链在分别受拉力和压力时球铰的作用状态,从而推导出了球铰间隙误差的补偿算法,并通过试验方法对该算法进行了验证.结果表明,基于静力学分析对球铰间隙误差进行相应补偿,可以明显提高并联机构动平台的运动精度.本文提出的针对球铰间隙误差的有效补偿算法为并联机构运动误差的实时补偿提供了参考.     

光学自由曲面加工机床在机测量系统精度建模与定量分析

为了提高光学自由曲面加工机床的整体加工能力,进行在机测量系统的特征测量功能开发。在给出在机测量系统结构构成及功能需求下,进行在机测量系统几何精度建模,进行几何静态误差辨识与补偿,进而规划在机测量系统基本功能工作流程。最后,通过进行多项测量实验,可得到标准平面及凹球面测量不确定度达到微米级,检测面型工件特征测量结果较为稳定。     

惯组中光纤陀螺温度漂移的二维插值建模研究

光纤陀螺对温度较为敏感,输出受温度及温度变化率影响严重,在实际工作中需要对温度漂移误差进行建模补偿。传统多项式拟合方法如最小二乘法,无法很好地满足精度要求。因此,首先对光纤陀螺工作原理与温度漂移误差产生原理进行分析,得出光纤陀螺温度漂移误差特性。利用传统多项式模型对不同温度下启动的光纤陀螺进行建模补偿,得到补偿后的精度并不理想。利用新的二维插值模型对上述试验重新进行建模补偿,结果表明二维插值模型明显优于多项式模型,光纤陀螺的零偏稳定性由补偿前的0.0153(°)/h提高到0.0051(°)/h,有利于工程上应用。     

复杂曲面五轴数控加工中刀具位置优化

针对复杂曲面五轴数控加工的刀具位置优化进行了研究并提出了一种基于五轴数控加工中非线性误差的分析和补偿的刀具位置优化方法。首先,简述了曲面加工中所用的平底圆角铣刀刀具位置的计算方法;然后,对刀具位置进行非线性误差分析并建立非线性误差模型,并基于这个模型得出插补段的最大非线性误差;接着通过对非线性误差模型中的非线性误差进行检测计算和补偿,最终得到满足加工精度要求的刀具位置。最后对该方法进行了模拟仿真。模拟的结果显示非线性误差的补偿对复杂曲面数控切削成形的几何精度有很重要的影响。     

考虑加工过程的复杂薄壁件加工综合误差补偿方法

在统计分析的理论基础上,首先将数控加工过程视作以参考模型为自变量,以加工结果为因变量的过程函数;然后将整个误差补偿过程分为3个典型的加工状态,分别构造各个状态的过程函数,并以材料去除量系数为桥梁,建立复杂薄壁件加工综合误差补偿数学模型;对数学模型进行泰勒展开,计算复杂薄壁件加工过程中的误差补偿量,重新构造误差补偿几何模型并生成新的加工程序,以减小复杂薄壁件的加工误差,提高加工质量。通过一组叶片加工对比试验,按照名义去除量进行加工的最大加工误差是0.094mm,而按照误差补偿量进行加工的最大加工误差是0.031mm,仅是前者的32.9%,说明了本文方法在提高加工精度方面的有效性。     

基于激光干涉仪的数控机床定位精度检测与误差补偿方法

针对RIFA80数控机床定位精度大幅度下降的问题,介绍了利用英国雷尼绍(RENISHAW)ML10激光干涉仪对该机床的定位精度和重复定位精度进行精度检测和误差补偿的方法,并对误差补偿前后的检测数据进行了分析。结果表明,通过精度检测和误差补偿,RIFA80机床的各项精度指标已达到工作要求。