张变霞[1]2008年在《数控机床精度及误差补偿技术》文中进行了进一步梳理加工精度是机床最重要的性能指标之一。本课题运用多体系统运动学为核心的误差分析理论体系,对三轴数控机床精度问题进行了系统、全面的分析,并重点在数控机床误差测量、误差分析建模、误差辨识以及软件误差补偿等方面开展深入研究,通过机床误差模型,揭示误差从机床零部件到被加工零件的传递规律,给出了精度预测,并对机床进行了软件误差补偿以提高加工精度。本文主要从以下几个力面的内容进行了研究和探讨:1.研究了机床的测量方法,比较了数控机床传统的和先进的误差测量工具和测量方法,并对球杆仪、激光干涉仪等先进测量仪器的测量原理和应用方法进行了分析总结。2.研究了机床的精度分析的基本理论及其评定标准,对多体系统运动学以及基于该理论的机床误差建模、误差辨识及误差补偿的方法作了系统的探讨。数控机床误差参数的正确辨识是数控机床补偿的必要前提条件。3.详细分析了12线误差分析方法,应用误差辨识软件,解得各测量点的十八个误差参数,再根据实际情况求解三项垂直度误差,最后得到了所有的21项几何误差。4.建立了三轴数控机床的通用精度分析模型,还以XK713三轴数控机床为例给出了理想运动模型、有误差运动模型和空间误差模型等的分析表达式。基于直接计算法修正理论数控指令的软件误差补偿,从模型的选择,参数的识别,数控指令的转换都实现了人机交互模式,应用起来直观易用,操作方便。通过此项技术的误差补偿,机床的各项误差都有所降低,达到了提高机床加工精度的目的。但是本课题的成果尚未应用到生产实际中,在今后的研究中,还要进行大量的实验,取得大量的测量数据,为今后该方法的实际应用奠定基础。
崔岗卫[2]2012年在《重型数控落地铣镗床误差建模及补偿技术研究》文中研究说明随着科技的不断发展，各行各业对产品精度的要求越来越高。重型数控机床因其结构尺寸空间大、运动范围大，各零部件制造安装精度受限，因而会产生较大的几何误差，同时重型数控机床因其质量和惯量大，驱动系统所需功率较大，零部件发热较为严重，产生较为明显的热变形，因而形成较大的热误差，严重制约数控机床精度的提高。误差补偿技术是提高数控机床精度的一项重要技术手段，本文在对现有误差补偿技术进行分析和研究的基础上，结合“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项以及生产企业急需解决的滑枕热伸长误差较大等实际问题，针对重型数控机床在实施误差补偿技术时存在的技术难点，以重型数控落地铣镗床为研究对象，重点研究了综合误差建模、误差测量与辨识以及误差补偿实施等关键技术难题。误差建模是误差补偿的关键技术之一，本文尝试采用共形几何代数原理建立数控机床的综合误差模型。首先借助共形几何代数中的几何积对刚体运动中的旋转运动和平移运动进行统一表达；然后采用共形几何代数法对三轴机床的误差元素重新划分为平移误差元和旋转误差元，并分析了多体系统中两相邻体之间的运动；接下来，针对无误差的机床理想运动和有误差的机床实际运动分别建立了相应的数学模型，在此基础上根据刀尖点和工件上正被切削的点在空间中是同一点推导了机床误差模型的一般表达式；最后，以重型数控落地铣镗床为例，建立了基于共形几何代数的误差模型，并对模型的精度进行了分析。实施误差补偿之前还需要能够对所要补偿的误差进行测量与辨识，以便掌握误差的特点和规律。本文针对重型数控机床工作空间尺寸大、误差辨识难的现状，提出一种用于重型数控机床大尺寸空间误差测量与辨识的方法。该方法利用激光跟踪仪进行误差的测量，在对激光跟踪仪测量误差进行分析的基础上，提出利用共形几何代数法进行误差辨识的原理。最后以重型数控落地铣镗床为研究对象，进行了几何误差的测量与辨识实验，用最小二乘多项式拟合的方法建立了几何误差元素的数学模型。重型数控落地铣镗床的热误差占了较大比例，本文首先针对企业急需解决的重型数控落地铣镗床滑枕热伸长误差较为明显的问题，提出并实现了一种重型数控落地铣镗床滑枕热伸长误差的实时在线检测与补偿系统。该系统避免了在滑枕上安装温度传感器，能够适应各种工况，它采用一种热膨胀系数几乎为零的因瓦合金杆作为检测标准，利用位移传感器直接在线实时测量出滑枕的热伸长变形量，并将其实时反馈给数控系统，从而实现重型数控机床滑枕热伸长误差的实时补偿。然后针对其余部分热变形严重的问题，提出了一种热误差分离与建模的新方法。该方法首先在机床上根据一定的原则布置适量的温度传感器以测量相应点的温度变化，并用激光跟踪仪测量热误差，然后对实验获得的误差数据，利用基于共形几何代数的综合误差模型进行几何误差与热误差的分离，以得到相应的热误差参数，同时结合有关的温度传感器优化布置策略，选出相应的热误差关键点，最后采用多元线性回归理论建立了热误差的数学模型。误差补偿实施策略是误差补偿技术实现的关键，本文在分析研究综合误差补偿功能的基础上，提出了一种用于西门子840D数控系统的综合误差补偿实施策略，并开发了相应的补偿系统。该系统通过手轮偏置功能与数控系统进行实时交互，实现了补偿系统与数控系统的无缝集成。开发了误差补偿器的硬件系统和软件系统，研究了机床坐标位置读取的方法、关键点温度的采集方法以及第三手轮在西门子840D数控系统中的应用，为了实现并行处理，采用了多线程编程技术，实现了误差补偿系统和机床数控系统的联接。设计了重型数控落地铣镗床误差模型验证与补偿实验，并取得了一定效果，为数控机床误差补偿技术的实际应用奠定了基础。
皮永乐[3]2018年在《数控机床误差综合补偿技术及应用》文中研究说明数控机床被广泛应用于工业加工领域,其实际效用发挥的程度与它的自身的误差范围有直接关系,数控机床的加工精度就是决定该机床档次的核心标准。为了有效提升机床的误差精度,各种技术被充分研究并得以在实践过程中切实采用,取得了非常显著的效果。本文讨论了一种实用的误差补偿技术,是一种基于计算机技术的解决误差问题经济而有效的办法选择,实践证明,该方法具有非常准确的定位功能,对提高数控机床定位精度有显著的促进作用。
鲁志政[4]2008年在《数控机床误差的辨识新方法研究及补偿应用》文中研究指明随着现代机械制造技术的飞速发展,精密和超精密加工技术已经成为现代机械制造的重要组成部分。数控机床作为机械制造中的重要工具,它的精度指标是影响工件加工精度的重要因素。因此,提高数控机床精度的研究受到了极大的关注。数控机床的体积定位精度包括线性位移误差、直线度误差、垂直度误差、角偏和刚性误差,这些误差决定了数控机床的精度性能。机床在工作中产生运动误差难以避免,为了提高机床的加工精度,这就需要对机床的误差检测及补偿做出研究。对于三轴机床(加工中心),在空间直角坐标系中,总共就会产生21项误差,逐一测量这些误差非常费事费时间。因此,如何能够高效精确地检测数控机床的体积定位精度关系到数控机床的补偿性能和精度。通过测量数控机床各项误差并加以补偿,可以很好地改善机床性能,从而大大提高加工精度。本文在数控机床误差的检测以及补偿方面做了以下几个有益的尝试和探索。(1)通过与美国光动公司合作,在结合矢量运算和体对角线多步测量法的基础上,提出激光矢量分步对角线测量方法来测量数控机床的体积误差。该方法具有使用方便和调整快速的特点,可以方便地获得可用于机床空间位置误差补偿的12项机床误差元素,包括3个定位误差、6个直线度误差和3个垂直度误差,从而为误差补偿实施开创了有利条件,并利用补偿软件自动生成补偿代码,最后通过实验验证了该方法的高效辨识性和可靠性。(2)进一步分析了激光矢量分步对角线法的辨识精度和辨识条件,并且发现实际测量中可能遇到因为辨识条件不满足而导致的辨识精度下降的问题。通过合理数学分析、假设、几何图形运算和理论推导,提出了一种新的补充方案。该方案可以在辨识条件不具备的情况下,即激光束与平面镜不垂直的前提下,提高数控机床对直线度误差和垂直度误差的辨识精度。(3)分析热因素在机床误差辨识的过程中的影响,针对铣床做了连续14天的实验数据采集,然后经过数据处理、分析、比对,以及一些合理的数学变换,得到了引起机床热对机床各误差的影响大小和关键点的分步特征,并针对这些因素,采取了改变了铣床的结构,改善冷却液的使用以及冷却液的走向,大大降低了热因素对机床误差的影响,获得了很好的试验效果。最后还针对热误差采用时序法建模,优化模型,通过实施补偿成功的将机床的热误差从补偿前的25.32微米减小到补偿后的8.57微米。
姜辉[5]2014年在《五轴数控机床几何与热误差实时补偿关键技术及其试验研究》文中指出近年来,随着全球制造业水平的不断提高,五轴数控机床作为能够加工复杂型面的高端制造装备正不断拓展其应用领域,在此过程中,人们对于五轴数控机床在实际生产中的加工精度的要求也不断提升。在“国家科技重大专项”(2009ZX04014-22、2011ZX04015-31)、“国家自然科学基金”和“高等学校博士学科点基金”等项目资助和支持下,本文以沈阳机床生产的一台双转台高速五轴加工中心为主要研究对象,进行了五轴数控机床几何与热误差(包括平动轴空间体积误差、旋转轴转角误差以及各类热误差)高精度检测、鲁棒建模和实时补偿研究,并针对机床搭载的海德汉i TNC530五轴数控系统开发了基于多线程并行单片机构架的外置误差实时补偿系统,进而分别对机床空切削过程以及典型五轴零件加工过程实施了一系列误差在线预测与实时补偿试验,试验结果验证了本文所阐述的误差建模与补偿关键技术可切实降低五轴数控机床的运动误差、提高零件的加工精度。本文的主要研究内容涵盖了五轴数控机床几何与热误差综合实时补偿过程中涉及的关键技术与试验验证过程,可分为四大部分。第一部分:双转台五轴数控机床误差元素分析与误差综合数学模型基于机床的特定结构,针对其在加工过程中可能产生的各项误差元素进行了分析与分类,按照误差元素的决定因素归纳了机床所有几何及热误差元素。应用齐次坐标变换方法,在机床各部件上建立局部坐标系的基础上,通过对比理想状态与实际状态下机床运动链坐标系的变换矩阵,建立了机床误差综合数学模型,将机床刀具与工件间的运动误差表示为各误差元素的函数。通过针对综合误差模型中所涉及误差元素进行二次分析,对所建综合误差模型进行了简化,得到的简化模型可更方便地运用于后续误差建模及补偿步骤中,为后续的误差建模和补偿工作提供了理论前提。第二部分:五轴数控机床全温度范围(冷态至热平衡状态)多误差精确检测方法。(1)针对五轴数控机床全温度范围内平动轴运动误差(也称空间体积误差),提出一种基于改进分步体对角线测量的误差检测方法。通过分析传统分步体对角线测量方法的测量原理及测量精度,针对测量过程中对测量精度影响最大的两大因素——安装误差(Setup Errors)因素以及温度状态不匹配(Thermal Conditions Mismatch)因素分别阐述了改进方法:提出基于工作空间面对角线测量(Face-diagonal Measurement)的安装误差辨识新技术,从而去除安装误差的影响;提出基于机床重复温升过程概念的全温度范围优化测量步骤,在减少激光干涉仪安装次数的前提下去除温度状态不匹配因素对测量结果的影响。通过与常规的误差逐项测量方法进行对比,验证了改进分步体对角线测量方法可大幅提高体积误差的检测精度,所测得的误差数据为后续建模过程提供可靠的数据基础。(2)利用激光与精密多面镜套件、高精度正弦波旋转编码器对五轴机床两个旋转轴的最主要误差元素——转角定位误差进行了检测。针对机床旋转运动范围及转角误差数值范围较大的机床C轴,采用激光与精密多面镜套件对其转角定位误差进行检测;针对旋转运动范围较小,转角误差数值变化不明显的机床A轴,采用旋转编码器进行转角误差检测。所测得的旋转轴转角定位误差数据为旋转轴误差元素建模提供了数据基础。(3)针对机床主轴热漂移误差,应用制造精度很高的标准芯棒代替机床刀具,利用专用夹具多工位同时装夹非接触激光位移传感器,结合多通道信号采集系统,同步高效采集主轴不同运动方向的热漂移误差数据及对应温度数据,为主轴热漂移误差建模提供数据基础。第三部分:五轴数控机床全温度范围多误差优化建模。通过分析各误差元素的产生原因与变化机理,将误差元素分为不同的类型,针对不同类型的误差元素应用不同的建模方法。(1)针对既与机床运动轴实际坐标位置有关也与机床温度状态有关的动态几何与热复合误差,应用基于误差分离技术的建模思想,将复合误差按影响因素分解成不同的误差组成部分,而后分别对各误差组成部分进行建模,最后叠加生成可在任意坐标位置、任意温度状态下准确预测误差值的整体误差预测模型,通过将误差预测值与误差实际测量值进行对比,验证了所建模型的预测精度。(2)针对只与机床部件温度状态相关的单因素热误差元素,提出一种基于贝叶斯推断(Bayesian Inference,BI)的最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LS-SVM)算法的建模方法,在对所建模型进行训练时,正规化参数、核函数参数的选择过程运用贝叶斯推断方法,使所选参数满足最大后验概率分布。与其它热误差模型的预测效果进行比较后,验证了基于贝叶斯推断的LS-SVM模型预测精度完全满足预测需求,尤其是主轴加工状态变化时仍具有较高鲁棒性。(3)针对只与机床坐标位置有关的静态误差,采用简单的多项式拟合方法进行建模。第四部分:五轴数控机床全温度范围多误差实时补偿方法及实时补偿试验。(1)基于自主研发外置误差实时补偿系统的补偿实现方法。针对机床搭载的海德汉i TNC530五轴数控系统,充分挖掘系统内部集成的轴偏置误差补偿功能,自主开发了一套基于多线程并行单片机构架的外置误差实时补偿系统。该系统独立于机床数控系统之外,结合建立的误差元素综合模型,可实现机床多误差在线预测与实时补偿功能。而且所实施的补偿过程不会对CNC中的加工坐标造成影响,同时也不会使CNC执行的工件加工程序发生改变。(2)五轴数控机床空切削状态下多误差实时补偿试验。基于外置误差实时补偿系统以及所建立的各误差元素预测模型,在机床空切削状态下进行了多误差实时补偿试验,通过分析补偿前后误差元素的变化验证其补偿效果。(3)五轴数控机床误差综合补偿切削试验。基于建立的误差综合数学模型,并结合各误差测量值及所建误差元素模型对误差综合数学模型进行迭代与简化。运用简化后的误差综合模型在机床切削典型五轴零件(标准球、叶轮)的加工过程中,对机床刀具与工件之间的位置、姿态误差进行了综合补偿试验,通过分析对比补偿前后零件的敏感尺寸,验证本课题所提误差建模与综合补偿方法对五轴数控机床加工精度的改善效果。所有实验结果由上海市计量测试技术研究院(华东国家计量测试中心)以及机械工业机床产品质量检测中心(上海)检测并认定。
李刚[6]2016年在《五轴数控研抛机床误差综合建模及补偿技术研究》文中研究说明随着科学技术的高速发展使制造业水平发生了根本性变化,普通数控机床逐渐被精密和超精密数控机床所代替。数控机床的发展标志着一个国家工业生产能力和科学技术水平的高低,也是实现制造系统自动化、智能化、集成化的基础。本文基于自主搭建的五轴数控研抛机床为研究对象,深入分析和研究了其误差运动学综合建模方法、误差测量、误差综合建模原理以及误差补偿应用。主要研究内容如下:(1)详细阐述了五轴数控研抛机床的运动结构,分析了机床各个转动副和移动副的误差来源,列出了五轴机床最主要的几何与热误差元素。运用齐次坐标变换理论对机床运动副进行误差运动学分析,分别得出机床移动副和转动副在理想情况下和实际情况下的误差运动变换矩阵。(2)通过对机床各运动副的成形运动进行分析,根据五轴数控机床运动特点,将机床分为两条运动链:刀具链和工件链。基于齐次坐标变换理论,建立了五轴数控机床工件坐标系到刀具坐标系的误差运动综合模型。依据综合模型简化计算得到机床6项误差运动空间分量并验证了机床误差运动综合模型的正确性。(3)运用激光干涉仪对五轴机床各移动轴的定位误差,两项直线度误差和两项角度误差进行反复测量,并对测量数据进行详细分析,从而得出机床各误差元素的变化规律。(4)按照不同时间对机床三个移动轴的定位误差进行测量,同时运用PT100温度传感器对机床的关键位置温度进行测量。根据测量结果,分析出机床定位误差实际上是一种综合误差,考虑几何误差与热误差的不同特性对机床定位误差进行分离,利用牛顿插值算法对机床定位误差中的几何误差进行建模,基于灰色理论分析,得出影响机床热误差最关键的温度测点,运用最小二乘算法对机床定位误差中的热误差进行建模,最后再将这两种模型合成为一个误差综合模型。根据误差综合模型,基于研抛机床系统中的误差补偿模块进行误差补偿实验,补偿效果显著,验证了模型的正确性和实用性。
沈金华[7]2008年在《数控机床误差补偿关键技术及其应用》文中研究指明数控机床误差补偿技术是提高机床精度的一种经济而有效的方法和手段。基于高等学校全国优秀博士学位论文专项资金资助项目、云南省省院省校科技合作计划项目、《上海市引进技术的吸收与创新计划》等项目,本文研究了数控机床误差测量、建模和实时补偿等数控机床误差补偿的关键技术及其应用。本文的主要研究内容包括:(1)分析了数控机床存在的空间定位误差,利用齐次坐标变换方法,通过在床身基座上建立基坐标系(参考坐标系),在各轴(刚体)上分别建立子坐标系,根据刀具、主轴到机架之间的“刀具-机架”运动链和工件到机架之间的“工件-机架”运动链之间的变换关系,建立了四种不同类型三轴数控机床的空间定位误差综合模型,为机床误差测量和补偿提供了理论基础。(2)研究和分析了激光测量仪在直线、平面对角线和空间体对角线进行数控机床误差测量时,激光测量仪所获得的测量值同机床空间定位误差值之间的关系,着重介绍了机床工作空间体对角线测量方法的优点与不足。通过对三个坐标轴方向的误差进行矢量分解,在现有的体对角线方法的基础上,提出了一种改进的分步体对角线测量方法,这种方法通过分步测量机床工作空间的四条体对角线可以快速获得分解后得到的9项位置误差。进一步提出直接利用这9项位置误差进行误差补偿的思想,并通过实验进行了验证。这种方法既节省了测量和辨识的时间,又提高了补偿的效率。(3)研究和分析了机床空间定位误差同机床温度变化之间的对应关系。通过使用可以快速测量空间定位误差的分步体对角线测量方法,在不同的温度条件下对数控机床进行了误差的测量,得到了机床9项位置误差随温度变化的曲线。提出了对不同温度条件下的空间定位误差进行有效预测的直接插补、曲线拟合和神经网络等方法,并对这些方法进行了对比。对空间定位误差不同温度下的热变化分析和预测,使得空间定位误差的建模和补偿不但考虑了机床的位置变化而且考虑了温度变化,通过补偿实验证明这种方法有助于进一步提高机床补偿的精度。(4)研究和分析了机床热误差建模方法,提出了一种基于偏最小二乘回归神经网络进行热误差建模的方法,该方法通过引入神经网络的学习原理对传统偏最小二乘回归方法中的线性方法进行了改进,用以解决机床热误差建模中温度变量共线性和热误差非线性的问题。文中论述了这种方法的基本算法并在一台数控机床上通过实验数据对模型的预测和鲁棒性能进行了验证。(5)研究和分析了机床误差实时补偿实施方法,提出了一种基于数控机床外部坐标系偏移功能,可以对数控机床热误差和定位误差等进行实时补偿的装置。通过硬件和软件的设计,可以根据机床的温度和位置信息进行误差的实时计算和补偿。进一步,提出了一种针对热误差补偿的简化装置。误差补偿装置的研制为误差的实时补偿提供了有效的实施方法。(6)介绍了在与云南机床厂合作研究项目中对其生产的CY-K360型数控车床进行误差补偿实施以提高产品精度的应用实例。通过对机床定位误差和主轴热误差进行检测,并使用基于外部机床坐标系偏移的误差实时补偿装置对数控机床实施误差补偿后,机床精度得到了明显提高。
姜辉[8]2009年在《FA-32M数控铣床误差建模与实时补偿技术研究及应用》文中指出本文在充分了解和深入分析国内外数控机床误差分析、建模与补偿技术研究和应用现状的基础上,通过详细的理论分析和应用实例,针对数控机床误差分析、建模与补偿中的关键技术(如热误差建模与机床误差的实时补偿等)及其应用提出了新的思路和方法,创新性地提出了针对FA-32M铣床切削用量相对稳定情况下的热误差时序建模策略、提出了利用遗传算法优化传统灰色理论的热误差建模方法、首次针对FA-32M铣床实施基于机床外部坐标偏移的实时补偿方法(以往研究仅在车床上实施),通过实验分析论证,获得了良好的效果。本文的主要内容有以下几点:(1)综合论述了数控机床误差产生的原因、降低数控机床误差的主要方法、数控机床误差建模和补偿的研究历史和现状。(2)介绍了本文所研究机床-FA-32M数控铣床的基本情况,并分别按照不同运动轴的运动情况对其进行了误差分析,确定了此数控铣床存在的18个与位置及温度都有关的误差元素、3个只与位置有关的误差元素、5个只与温度有关的误差元素,总共26个误差元素,然后在机床的各部件建立不同的坐标系,通过齐次坐标变换的方法将刀具和工件的位置转化到机床床身坐标系下的坐标,然后通过这两个坐标之间的相互关系求解机床误差的运动学综合模型,为更有效地对机床进行误差建模与补偿提供了理论基础。(3)从理论角度分析了热误差建模原理和目的,然后引出了针对FA-32M铣床的两种不同的热误差建模策略,即热误差-温度元素建模和热误差时序建模,阐述了这两种建模策略的联系和区别,并详细说明了其优缺点及应用场合,另外,也针对不同的建模策略介绍了运用不同建模思想进行热误差建模的基本步骤和相应的注意点,这为以后正确选择合适的热误差建模方法对机床热误差进行高效、准确建模提供了很好的理论分析。(4)分析了机床热误差-温度元素建模的基本原理思想与建模步骤,并针对本文研究的FA-32M数控铣床详细阐述了其热误差-温度元素建模的基本过程,包括实际热误差数值的精确高效测量方法、温度测点的合理选择与优化方法、温度测点温度值的测量与记录、利用适当的数学方法建立热误差-温度函数关系等,并且建立了预测准确性较高的热误差模型。(5)针对FA-32M铣床热误差的时序建模策略,详细阐述了其建模原理及实验步骤,包括热误差高效测量、热误差时间序列变化趋势分析,并提出了一种基于遗传算法的优化灰色模型建模方法,通过优化传统标准灰色模型中的相关参数,得到热误差的优化模型,再通过不同参数下模型及不同模型的预测效果对比,证明了此优化模型的优越性。(6)详细阐述了针对FA-32M数控铣床的FANUC 0i系列数控系统,利用外部坐标原点偏移补偿功能对其进行实时误差补偿试验,并通过第三方检验,评估此补偿方法简便、有效、准确。
凡志磊[9]2011年在《五轴数控机床误差综合建模与测量技术》文中研究指明随着现代制造业的不断发展,精密和超精密加工技术扮演着越来越重要的角色。数控机床作为发展新兴高新技术产业和尖端工业的基础装备,被广泛应用于生产现场。当前对五轴数控机床误差综合建模及测量技术的研究还比较少,在国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”的支持下,本课题致力于研究五轴数控机床误差综合建模、几何误差的分步对角线快速测量、热误差的温度布点优化以及误差元素建模等相关内容。本文的主要研究内容有:(1)五轴数控机床误差源及误差运动学分析。本文详细分析了五轴机床的结构特征及其主要误差源,分别对机床的移动副和转动副误差元素进行了分析,给出了机床全部的几何及热误差元素。进行了机床误差运动学分析,分别给出了移动副和转动副的误差运动学方程,为误差综合建模打下基础。(2)通过对五轴数控机床的结构和相互运动关系分析,建立双转台五轴数控机床误差综合模型。将机床刀具相对于工件的运动用多刚体间的位姿关系来描述,将刀具和工件间的关系表达为刀具到床身之间的“刀具-床身”运动链和工件到床身之间的“工件-床身”运动链间的位姿关系。首先利用刚体间的标准齐次坐标变换技术对双转台五轴数控机床进行了误差综合建模,然后基于小误差假设,对误差综合模型进行简化,得出该数控机床的误差综合数学模型,并验证了模型的正确性。(3)进行数控机床空间误差的分布对角线快速测量方法研究。五轴机床结构复杂,待检测的几何误差元素比较多,直接测量法虽然精度高,但是效率比较低。为此,本文使用空间误差的分步对角线测量方法,通过分步测量机床工作空间的四条体对角线方向误差,再结合相应的几何误差辨识技术,可以快速得到机床的9项位置误差和3项垂直度误差。(4)进行热误差测量系统及温度布点优化研究。本研究利用实验室开发的温度和热误差检测系统进行了温度及热误差数据采集,获得了机床温度场及主轴热误差数据。并基于偏相关分析原理,找到了影响主轴热误差的敏感热源,大大减少了温度测点数量,实现了热误差温度布点的优化。(5)建立五轴数控机床的误差元素模型,误差元素建模的理论基础是多元回归分析。对于几何误差,采用多项式回归建模,并提出了一种几何误差多项式模型的阶数选择方法,该方法建立的多项式模型能够很好的反应数据的变化规律,具有很高的精确性和鲁棒性。对于热误差采用多元线性回归建模,并基于偏相关分析原理进行了热误差建模优化研究,有效地避免了热误差模型中变量耦合现象的出现,提高了建模效率、精度和鲁棒性。
周伦才[10]2008年在《数控机床运动误差智能补偿方法的研究》文中研究指明采用数控加工的目的是提高产品加工的精度和效率,因此加工精度是数控机床最重要的性能指标之一,而对机床实施误差补偿是提高机床加工精度较为有效的方法,但由于数控加工过程具有复杂性、非线性、不确定性等特点,用传统的基于机床成形系统精确数学模型的方法已经难以获得良好的误差补偿效果。本文就是以如何提高数控机床误差补偿精度为目的而展开的。以国内外研究为基础,应用多体系统误差分析理论建立了数控机床理想运动模型、误差情况下的运动模型、刀具空间姿态理想运动模型以及刀具空间姿态运动误差模型。并以DMG公司生产的五轴数控万能镗铣床DMU 70V(TPPPBRRW)为例给出了成形点空间运动误差模型和刀具姿态运动误差模型。机床误差参数的正确辨识是误差补偿的前提条件之一,本文利用多体系统运动学理论对平动轴和转动轴的几何误差进行了正确辨识。为了提高误差补偿效果,本文在分析神经网络学习机理的基础上,利用神经网络良好的逼近能力、泛化能力及自学习能力的特点,通过对数控系统进行神经网络辨识,对误差补偿技术和误差控制的神经网络实现方法进行分析,建立了神经网络误差补偿模型。结合了双频激光干涉仪位移测量和直线度测量及三点法回转误差测量法,综合基于多体系统运动学理论建立的误差模型,以及机床几何误差的辨识,利用Malab软件对测量参数进行处理,获得了较为全面的网络训练样本,进一步提高了网络的精度。通过仿真试验验证了机床成形点空间位置误差模型的正确性和神经网络误差补偿的可行性,对补偿前后的结果分析可以看出,将神经网络技术应用在数控机床误差补偿控制中是可行的,与传统误差补偿方法相比,基于神经网络的数控机床误差补偿具有补偿精度较高、稳定性较好的特点。
参考文献：
[1]. 数控机床精度及误差补偿技术[D]. 张变霞. 中北大学. 2008
[2]. 重型数控落地铣镗床误差建模及补偿技术研究[D]. 崔岗卫. 哈尔滨工业大学. 2012
[3]. 数控机床误差综合补偿技术及应用[J]. 皮永乐. 内燃机与配件. 2018
[4]. 数控机床误差的辨识新方法研究及补偿应用[D]. 鲁志政. 上海交通大学. 2008
[5]. 五轴数控机床几何与热误差实时补偿关键技术及其试验研究[D]. 姜辉. 上海交通大学. 2014
[6]. 五轴数控研抛机床误差综合建模及补偿技术研究[D]. 李刚. 长春工业大学. 2016
[7]. 数控机床误差补偿关键技术及其应用[D]. 沈金华. 上海交通大学. 2008
[8]. FA-32M数控铣床误差建模与实时补偿技术研究及应用[D]. 姜辉. 上海交通大学. 2009
[9]. 五轴数控机床误差综合建模与测量技术[D]. 凡志磊. 上海交通大学. 2011
[10]. 数控机床运动误差智能补偿方法的研究[D]. 周伦才. 兰州理工大学. 2008
标签：金属学及金属工艺论文; 自动化技术论文; 定位误差论文; 定位精度论文; 预测模型论文; 误差分析论文; 系统辨识论文; 空间分析论文; 元素分析论文; 测量理论论文; 数据建模论文; 建模软件论文;