乔强[1]2000年在《数控机床精度检测装置及误差分析研究》文中认为本文在分析了当前国内外数控研究和数控生产的基础上，针对在生产和调试中遇到的普遍性问题——精度检测和误差分析，提出了开展这方面研究的重要性和必要性。国家在“八五”期间已开展了一些工作并研制出了数控测试系统。本文分析了国家“八五”研制的数控测试系统的软硬件构成及其原理，指出了该系统的优缺点，针对原测试系统通用性不强、速度低等不足，提出了相应的改进方案。在国家“九五”课题“数控系统运行状态综合测试技术”研究的基础上，开发研制了数控系统运行状态测试仪，并能根据实际生产需要加装光栅尺扩展成为数控机床测试系统。本文还介绍了在开发工作中测试装置的软硬件的总体设计和遇到的一些问题，阐述了基于最小二乘法和神经网络的数据处理原理和方法。在此基础上重点分析了数控斜线、数控圆的精度测试软件以及数控轨迹的动静态显示软件。使用本装置作了大量的实验研究工作，取得了满意的效果，达到了课题目的。
林峰[2]2015年在《3-TPS混联机床运动精度检测技术研究》文中提出随着现代制造业的快速发展和人们对高精度零部件的追求,对机床加工精度要求越来越高,这就需要比零部件精度还要高的设备去完成加工。运动精度是混联机床的一项主要性能指标,它直接影响到工作质量的优劣。检测机床运动精度对机床误差补偿和提高机床加工精度都是及其重要的。本文主要对3-TPS混联机床运动精度进行检测,包括定位精度、重复定位精度和直线度精度,作为前期研究,本文具体工作如下:(1)研究介绍了国内外学者提出的检测机床精度的各种方法和理论,对其相关的检测理论进行了仔细的研究,并且进行了系统的总结,最终提出了一种高精度、结构简单、低成本的检测方法。(2)基于检测理论和混联机床的机械结构,自行设计研发了一套运动精度检测装置,能够实现X、Y、Z三方向的精度检测功能。在设计理论的基础上,完成了检测装置和数据采集装置的安装及调试,使其能够按预定的方式工作。(3)对混联机床定位精度和直线度精度进行检测实验。详细说明了实验目的,实验系统的组成,实验步骤和数据的采集。采集数据前设备的调试工作,是能够获得准确数据的关键。(4)对整个实验系统进行了详细的误差分析,包括使用的计量器具、传感器、安装装配要求和实验过程中的人为误差等。同时,并对每一误差分别进行了相应的理论计算,了解掌握了整个实验系统误差的产生原因。(5)根据实验所得数据,分析其包含的误差,并采取相应的措施进行误差分离。最后,对混联机床的定位精度、重复定位精度和直线度精度分别做出相应曲线,根据曲线图评估其运动精度的高低,并提出了提高运动精度的相关措施。
张云[3]2017年在《虚拟轴动态精度补偿技术研究》文中进行了进一步梳理虚拟轴以角度变换快、输出力矩小为主要特征已经在机床行业获得了广泛应用。目前虚拟轴动态精度补偿主要通过旋转中心补偿来实现,存在虚拟轴运动盲点无法补偿的问题,导致了部分加工区域精度差,严重影响高精密零件加工。本文展开虚拟轴动态精度补偿技术研究,研发了一套检测装置,形成一套用于3-RPS系列虚拟轴空间误差检测及补偿的方案,并在生产实际应用中得到验证,能够将补偿后的误差控制在0.03mm以内,有效地提升了虚拟轴加工精度。在进行研究前期,作者对整体方案进行了详细设计,最终顺利的完成了虚拟轴动态精度补偿。论文主要研究内容包含两部分:(1).虚拟轴动态精度补偿方案的设计及检测工具的研究。首先对虚拟轴的机械结构、部件组成、西门子数控系统参数、动态精度检测机理以及空间精度补偿技术和非接触式测量几个方面做了分析,然后在此基础上,设计了虚拟轴精度检测的详细流程与方案,并发明了虚拟轴动态精度检测工具(专利号:ZL201520651265.8),能够减少虚拟轴精度检测盲点引起的精度检测误差,并提升了虚拟轴动态精度检测的速度。还设计了一种带力矩的空间精度检测方法,能够在精度检测时候附带模拟加工力矩,获得最接近于加工实际的精度检测值,使虚拟轴动态精度检测结果更精确。(2).虚拟轴动态精度补偿方案的工程实际应用,主要是在虚拟轴精度检测结果的基础上,利用西门子数控系统对虚拟轴的动态精度进行补偿和验证。通过法向映射的方法将虚拟轴检测盲区进行了映射补偿,使虚拟轴空间范围内的精度获得了补偿。在此基础上,在三个坐标轴立体面上形成了5*5*5方阵的空间立体补偿方案,通过西门子软件系统的二次开发,完成了虚拟轴动态精度补偿。最后通过S型试切件的试切结果,通过虚拟轴动态精度检测及补偿结果,论证了该方法的可行性,并能够应用于生产实际中。在试切应用中还发现,加工方案、刀具、温度等对虚拟轴实际应用也有部分影响,后续将对温度、加工方案做进一步研究。
唐有桥[4]2006年在《混联机床精度检测与误差补偿研究》文中提出加工精度是机床最重要的性能指标之一。本文重点在数控机床误差分析、精度建模、误差检定、加工精度预测以及误差软件补偿等领域开展了研究，通过机床精度模型，分析了误差从机床零部件传递到被加工零件的规律，进行了精度预测，并在机床上进行了误差软件补偿以提高加工精度。 多体系统理论的精髓是用拓扑结构对多体系统进行高度概括和提炼，用低序体阵列描述多体系统拓扑结构，用特征矩阵表示多体系统中体间的相对位置和姿态。本文对多体系统理论的这部分内容进行了详细阐述。介绍了并联机床误差的基本分类，分析了误差产生的原因和防止方法。并尝试在混联机床空间误差建模上运用多体系统理论。 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。因此本文结合6PM2六轴混联数控铣床，研究了利用双频激光干涉仪对混联机床的XY轴进行了位移量误差和不直度误差测量，然后根据测量结果辨识影响XY平面运动精度的主要误差参数。分析了回转工作台绕Z轴运动产生的6项运动误差，介绍了对回转工作台运动误差的两种不同的检测方法。同时对其核心部件3-RPS并联机构的运动学标定及动平台的姿态测量进行了研究。 本文最后分别用双频激光干涉仪及校正轴与动态角度检测仪对回转工作台进行了比较测量实验，实验表明了角度检测仪测量回转工作台位置精度的可行性和实用性。加工实验介绍了在加工过程中如何进行加工补偿，实验初步成功地实现了对数控加工精度的误差补偿。
李刚[5]2012年在《提高数控机床定位精度方法研究》文中进行了进一步梳理数控机床定位精度直接决定了设备所能加工零组件的种类以及精度,它通常是指机床的工作台或主轴在数控指令驱动下达到设定位置的程度。许多研究机构和相关的制造厂商都已经从多角度展开研究,对于提高数控机床的定位精度提出了许多方法。不断提高数控机床的主轴精度和定位精度是各研究机构和设备制造单位一直研究的课题,并且逐渐向深入化开展研究。数控机床的精度从10μm～1μm,大约经过了20多年的努力。无论是国内还是国外,基本上都是通过对数控机床精度建立数学模型、利用仪器对其精度进行检测以及利用软件对误差进行补偿等方式进行开发设计,以提高数控机床定位精度。本文就是基于数控机床精度不断提高的形势,开展了提高数控机床定位精度研究。生产环境中影响数控设备精度的因素是多种多样的,数控系统采用的全闭环进给伺服系统本身的缺陷误差,生产现场中各种外界干扰对系统稳定性影响产生的误差,设备运转及零件成产时产生的热量引起的误差等。通过对以上各影响因素逐一加以分析,针对各种影响因素分别提出改进措施,以消除生产中影响定位精度的因素。另外,根据企业实际情况,结合成本工程管理要求,提出一种新的轨迹控制方法,主要是充分利用信息化技术、机电一体化控制技术,将这两方面技术相结合提高加工轨迹精度。也就是采用一种新型的插补技术,结合双位置闭环控制系统,提高数控机床加工轨迹精度；充分利用信息化手段,对加工轨迹再进行校正,消除误差,实现数控机床运行可靠。最后利用激光干涉方法进行测量的原理,对设备定位精度进行检测,并根据检测结果进行误差补偿,进一步消除误差影响。
周伦才[6]2008年在《数控机床运动误差智能补偿方法的研究》文中研究表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。
粟时平[7]2002年在《多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》文中研究表明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精度分析理论体系，对多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分析、精度建模、误差检定、加工精度预测以及软件误差补偿等领域开展了深入研究，通过机床精度模型，揭示了误差从机床零部件传递到被加工零件的规律，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。 多体系统理论在充分利用计算机发展成果的今天，焕发出了新的魅力，在研究多体系统的运动学与动力学问题上显示了很好的通用性、系统性和方便性。多体系统运动学理论应用于有误差运动的精度研究，是其应用领域的新拓展，虽然受到重视是近几年的事，但已显示出强大的生命力。本文对多体系统运动学以及基于该理论的机床精度建模、误差辨识、精度预测及误差补偿的方法作了系统、深入的探讨。 多体系统理论的精髓是用拓扑结构对多体系统进行高度概括和提炼，用低序体阵列描述多体系统拓扑结构，用特征矩阵表示多体系统中体间的相对位冒和姿态。本文对多体系统理论的这部分内容进行了详细阐述。它是机床运动学分析和建模的基石，本文依此建立起了多轴机床的通用精度模型，还以三轴、五轴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具体表达式。 在建立起机床精度模型之后，开始进行机床误差参数检定。机床误差参数很多，影响加工精度的主要误差参数就有几何误差、热误差、力变形误差等。在系统介绍了已有的误差检定策略之后，为了充分利用激光干涉测量仪检定多轴机床的三个平动轴系统的21项几何误差，本文详细分析了9线辨识法，提出并深入探讨了新的12线辨识法，为了检定回转轴的6项基本误差，详细阐述了基于径向、轴向及回转误差的误差辨识机理，从而很好地解决了多体系统理论应用中的机床误差检定问题。 误差建模和误差检定完成之后，随即进行机床加工精度预测以及误差补偿。本文提出了轮廓加工误差的指标体系，阐述了位置误差至轮廓误差的映射关系，建立起了机床部件误差至加工误差的映射模型，从而可以实现准确的加工精度预测。 软件误差补偿的关键是获取补偿误差所需的数控指令，本文阐述了直接计算法和叠加附加指令法，并着重以三轴机床和五轴机床为例，深入研究了基于直接计算法修正理论数控指令的软件误差补偿。 本文在理论研究的基础上进行了仿真和实验研究，包括机床平动系统误差12线法和9线法检定实验，回转轴6项基本几何误差辨识实验，虚拟加工的加工精度预测仿真，虚拟机床加工软件误差补偿仿真，以及实体机床软件误差补偿实验。
田莺[8]2011年在《数控机床精度快速评定装置的研制》文中指出数控机床精度评定是误差补偿的关键环节。现有的数控机床精度评定方法都存在着一定的局限性,大多安装调试时间长,测量效率低,价格昂贵,使中、低档数控机床的大批量调试和精度评定的应用受到了限制。本文针对中、低档数控机床大批量生产出厂的精度评定以及使用中的精度维护,提出了一种基于步距规与电感测微仪组合的数控机床精度快速评定方法,分析了各项测量误差。研究了传感器机械装置安装误差,传感器安装位姿误差,步距规安装位姿误差,步距规的热变形误差,步距规受安装力引起的误差等因素对测量结果的影响,设计了相应的测量误差补偿算法,并试验验证了这些补偿算法。试验结果表明,传感器机械装置安装误差补偿算法精度可达99%,传感器安装位姿误差补偿算法精度可达98%,步距规安装位姿误差补偿精度可达1μm,步距规热变形误差补偿精度为2μm。设计了一套专用夹具,以便于步距规测量数控车床X轴时的快速安装。在上述研究成果的基础上,开发了相应的硬件和软件,研制了数控机床精度快速评定装置。采用该装置在Minimill和CK6136S上进行了一系列试验验证研究,并与激光干涉仪测量结果进行了精度和效率对比,试验结果表明该装置能快速地测量出数控机床定位误差和反向间隙,并自动生成误差补偿文件,补偿数控机床的螺距误差。装置测量精度受进给速度影响较小,测量数控铣床精度可达2~3μm,测量车床精度可达3~4μm,能满足中、低档数控机床测量的精度要求,测量效率较激光干涉仪可提高两至三倍。
林海峰[9]2013年在《五轴数控机床精度测评方法研究》文中提出数控机床的精度是保证零件加工精度的首要条件之一。随着交通、航空、航天等领域的发展,汽车零部件、飞机结构件及现代模具的结构变得越来越复杂,曲面变得越来越多,对数控机床的精度也提出了更高的要求。提高机床精度一直是国内外研究的目标之一,我国数控机床在性能、精度和可靠性等方面与国外机床还存在较大的差距。针对数控机床精度保持性和提高的需求,进行数控机床误差分析与精度测评的研究,对我国高档数控机床的自主开发及精度提高有重要理论意义和实用价值。本文以“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题为背景,针对成都飞机工业(集团)有限责任公司示范应用工程所采用的大型立式五轴数控机床精度检测和评价的实际需求,开展了五轴数控机床误差建模与精度评价技术的研究。深入研究了数控机床误差检测方法、误差辨识与分离机理、误差分析模型及精度测评方法。主要研究工作与成果如下：(1)五轴数控机床误差建模原理与分析模型研究。针对一种构型五轴数控机床,在分析数控机床主要误差来源及误差形式的基础上,基于多体系统理论建立了五轴数控机床的综合误差模型。(2)建立了五轴数控机床空间误差分析模型。利用激光干涉仪等仪器检测机床坐标轴的各项误差,基于多体系统理论建立空间误差模型,计算机床工作区域内的空间误差分布和机床当前精度状况,为确定机床的特定误差检测项,实现对主要误差项的快速、高效检测和数控机床误差补偿提供基础数据。(3)提出了五轴数控机床圆度误差检测与分离方法。在分析机床圆度误差影响因素基础上,推导了误差传递函数与误差分离算法,通过参数求解得到了各误差源对机床圆度误差的影响程度,实现了各误差源的定性分析和定量分析。利用光栅尺位移传感器和球杆仪对数控机床在不同工况下的圆度误差进行了检测,通过对比进一步分析了数控机床的主要误差源,并利用所提方法对机床圆度误差进行了初步分离。(4)开发出了数控机床精度评价原型系统。针对用户需求,在数控机床误差检测、辨识基础上,设计机床精度测评指标集,构建机床精度评价指标体系,结合层次分析法与模糊综合评判法,建立了数控机床精度评价原型系统。
段潇, 赵普金[10]2012年在《有关机床精度方法的应用与措施分析》文中进行了进一步梳理如今,机械制造技术取得了迅猛的发展,相应的,精密的加工的技能也也就成为了当中不可或缺的部分。当前机械制造里的主要的组成部分就是数控机床的发展,对其精度进行严格的要求是加工是否有高精度的主要因素。同时,数控机床的精度也受到诸多因素的影响。本文对机床精度的概念、精度检测装置、数控系统中模块刀具补偿和插补算法以及影响数控机床定位精度的因素进行阐述。
参考文献：
[1]. 数控机床精度检测装置及误差分析研究[D]. 乔强. 四川大学. 2000
[2]. 3-TPS混联机床运动精度检测技术研究[D]. 林峰. 东北大学. 2015
[3]. 虚拟轴动态精度补偿技术研究[D]. 张云. 电子科技大学. 2017
[4]. 混联机床精度检测与误差补偿研究[D]. 唐有桥. 西安理工大学. 2006
[5]. 提高数控机床定位精度方法研究[D]. 李刚. 哈尔滨工程大学. 2012
[6]. 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
[7]. 多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平. 中国人民解放军国防科学技术大学. 2002
[8]. 数控机床精度快速评定装置的研制[D]. 田莺. 华中科技大学. 2011
[9]. 五轴数控机床精度测评方法研究[D]. 林海峰. 西南交通大学. 2013
[10]. 有关机床精度方法的应用与措施分析[J]. 段潇, 赵普金. 科技传播. 2012
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