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基于进给系统非线性静力学模型的机床加工误差预测
1
作者 李圣韬 张大卫 郑述国 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期208-219,共12页
为提高机床的加工精度,在机床设计阶段即确定导轨误差的目标,并对导轨误差与工件误差之间的映射关系进行了研究。首先,基于赫兹接触理论,构建了滚动体变形与载荷间的协调关系以及考虑滑块结构刚度的导轨副静力平衡方程;在此基础上,构造... 为提高机床的加工精度,在机床设计阶段即确定导轨误差的目标,并对导轨误差与工件误差之间的映射关系进行了研究。首先,基于赫兹接触理论,构建了滚动体变形与载荷间的协调关系以及考虑滑块结构刚度的导轨副静力平衡方程;在此基础上,构造了导轨副势能函数,通过势能分解建立了导轨副的等效刚度模型,并开展了有限元仿真验证。然后,基于滑块固定件有限元模型,构建了面向滑块位置节点的滑块固定件刚度矩阵,并基于最小势能原理,结合导轨副等效刚度模型建立了考虑滑块固定件结构刚度的多滑块系统中导轨与运动副间的误差映射关系,同样进行了有限元仿真验证。接着,基于多体系统理论建立了机床几何误差传递模型,得到了刀具的位姿误差。最后,借助几何运动学原理,开展工件三维离散点与刀具几何边界的布尔运算,构建了工件加工误差预测模型,从而建立了导轨误差与工件误差间的映射模型。以某型号机床为例,对比分析了导轨误差与转台误差对工件误差的影响,验证了所提出方法的可行性。研究结果可为机床的精度设计提供理论指导。 展开更多
关键词 导轨误差 工件误差 映射模型 多滑块系统 运动副误差
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基于PMAC数控系统采集的超精密机床导轨快速圆轨迹偏差的在线评估 被引量：1
2
作者 段昊 吴东旭 +3 位作者 李永杰 李云飞 黄晓路 王玉伟 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第9期194-200,共7页
针对超精密机床加工复杂曲面光学元件时的动态轨迹精度检测需求,提出一种基于高性能可编程多轴控制器(powerprogrammablemulti-axiscontroller,PowerPMAC)的光栅位置信号直接采集方法。通过数控系统原生数据接口实时记录X/Z轴光栅坐标,... 针对超精密机床加工复杂曲面光学元件时的动态轨迹精度检测需求,提出一种基于高性能可编程多轴控制器(powerprogrammablemulti-axiscontroller,PowerPMAC)的光栅位置信号直接采集方法。通过数控系统原生数据接口实时记录X/Z轴光栅坐标,实现圆轨迹偏差的在线评估。相较于传统球杆仪或激光干涉仪,该方法无需外部传感器,避免了在机床外部架设设备。试验结果表明,在进给速度为100mm/min的圆弧插补测试中,圆轨迹偏差3σ为±5.5nm(置信度99.1%),其中X轴偏差3σ为±4.1 nm(置信度98.7%),Z轴偏差3σ为±3.7 nm(置信度98.2%)。该方法为超精密机床的自由曲面加工工艺优化、动态误差机理研究及实时补偿提供了高效、低成本的检测方案,同时为比较不同超精密机床的性能提供了性能可视化保障,为未来的超精密机床的数字孪生提供了数据支撑。 展开更多
关键词 超精密机床 自由曲面 圆轨迹 象限突起 多轴联动
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两组总体马氏距离法在车床加工精度判别中应用 被引量：2
3
作者 李双成 李耀贵 《广西科技大学学报》 2025年第1期8-14,共7页
A、B两个机械加工企业因合作需要,对现有闲置卧式车床进行精度等级评估。从评估所得数据中抽取16个样本数据,将其分成3类,第1、2类作为评判标准类,第3类作为待判样品类;利用线性判别分析法(linear discriminant analysis, LDA)中的两组... A、B两个机械加工企业因合作需要,对现有闲置卧式车床进行精度等级评估。从评估所得数据中抽取16个样本数据,将其分成3类,第1、2类作为评判标准类,第3类作为待判样品类;利用线性判别分析法(linear discriminant analysis, LDA)中的两组总体马氏距离测量法对数据进行均值向量和协方差矩阵计算,建立数据的线性判别函数方程;为保证正确性,对两类评判标准类数据进行显著性差异检验,同时利用回代法将数据代入线性判别函数方程,将3组数据量化归类。结果表明:两组评判标准类数据显著性差异明显且回代率为100%,可以作为待判数据的评判标准;待判类数据符合加工精度实际情况,归类合理。 展开更多
关键词 马氏距离 判别分析 抽样数据 先进机床 一般机床 加工精度
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基于扰动观测器的宏微复合平台的推力波动补偿研究
4
作者 丁恒 马平 《机电工程技术》 2025年第1期71-76,共6页
宏微复合平台多采用直线电机作为宏动台,而直线电机的推力波动作为直线电机的固有属性,会对整个宏微复合平台的定位精度以及宏微切换启动行程产生影响。为降低微动台启动行程与宏微复合平台的定位误差,先采用模糊前馈的控制方法降低宏... 宏微复合平台多采用直线电机作为宏动台,而直线电机的推力波动作为直线电机的固有属性,会对整个宏微复合平台的定位精度以及宏微切换启动行程产生影响。为降低微动台启动行程与宏微复合平台的定位误差,先采用模糊前馈的控制方法降低宏动台定位误差,减少微动台启动行程。在此基础上对宏动台直线电机的推力波动,采用扰动观测器(DOB)对推力波动进行补偿,研究补偿前后对宏微切换启动行程与宏微平台定位精度的影响。通过仿真表明使用DOB补偿宏动台的推力波动,能够降低宏微启动时微动台的运动行程200nm,能够使宏微复合运动平台的定位误差降低150nm。实验结果表明,补偿宏动台推力波动会降低宏微切换时的微动台启动行程300nm,降低了宏微复合平台的定位误差150nm,进入1μm误差带的时间减少了0.014s。说明采用DOB对推力波动进行补偿能够提高宏微复合平台的性能。 展开更多
关键词 宏微复合平台 推力波动 扰动观测器 补偿
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加工中心的几何误差和热误差综合补偿模型 被引量：12
5
作者 杨建国 许黎明 +4 位作者 刘行 李勇 李启斌 王嵘 潘志宏 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期90-94,共5页
本文将齐次坐标变换理论结合刀具与工件联结链矢量概念建立了加工中心误差运动综合补偿模型。此模型不但包含了三轴加工中心的几何误差而且还包含了热误差的共计 35个误差元素。使用此模型的补偿加工大幅度地提高了加工中心的加工精度。
关键词 加工中心 几何误差 热误差 齐次坐标变换 机床 加工精度 误差补偿模型
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机床主轴热误差建模 被引量：32
6
作者 项伟宏 郑力 +1 位作者 刘大成 赵大泉 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2000年第11期12-14,共3页
在测量机床关键部件温度和主轴热误差的基础上 ,用逐步回归方法建立了多元线性回归模型 ,并介绍了温度变量的选择。为机床的设计与制造提供了参考依据 。
关键词 建模 机床 热误差 多元回归 误差分离 变量选择
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基于神经模糊控制理论的数控机床热误差建模 被引量：11
7
作者 余治民 刘子建 +1 位作者 艾彦迪 熊敏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第16期2225-2231,共7页
将基于神经模糊控制理论的建模方法——模糊神经网络建模法应用到数控机床热误差建模当中,讨论了热误差模糊神经网络的结构及建模原理;对大型数控龙门导轨磨床主轴箱系统进行建模试验,采用非接触式红外温度测量仪和千分表分别测量主轴... 将基于神经模糊控制理论的建模方法——模糊神经网络建模法应用到数控机床热误差建模当中,讨论了热误差模糊神经网络的结构及建模原理;对大型数控龙门导轨磨床主轴箱系统进行建模试验,采用非接触式红外温度测量仪和千分表分别测量主轴箱系统温度值与主轴热误差,得到两组独立的试验数据,一组用来建立主轴箱系统热误差模糊神经网络预报模型,另一组用来对模型进行验证。试验结果表明,模糊神经网络模型预测精度高,泛化能力强;将模糊神经网络建模方法与径向基函数神经网络建模方法进行综合对比,分析结果表明,模糊神经网络建模方法具有更好的建模效率、建模鲁棒性及预测性能。 展开更多
关键词 Takagi-Sugeno型模糊推理 隶属度函数 模糊神经网络 鲁棒性 泛化能力
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采用冗余驱动提高并联机床精度的研究 被引量：14
8
作者 韩先国 陈五一 郭卫东 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期487-490,共4页
由于并联机构铰链间隙的存在 ,使并联机构的实际精度和刚性明显减小。本文论述了采用冗余驱动技术改善并联机构精度的研究。首先分析了可以将铰链间隙对并联机构运动误差的影响转化为杆长偏差对机构误差的影响 ;然后通过分析得出 :由于... 由于并联机构铰链间隙的存在 ,使并联机构的实际精度和刚性明显减小。本文论述了采用冗余驱动技术改善并联机构精度的研究。首先分析了可以将铰链间隙对并联机构运动误差的影响转化为杆长偏差对机构误差的影响 ;然后通过分析得出 :由于铰链间隙的影响 ,并联机构运动空间是空间几个球环的交集 ,采用数值法 ,利用球坐标数值积分求出误差空间的体积大小 ;最后对具有相同结构参数的非冗余和具有冗余驱动的两种并联机构 ,在同样的工作空间内分别计算了误差分布 ,得出采用冗余驱动技术可以有效减小因铰链间隙而引起的并联机构运动误差的结论。 展开更多
关键词 并联机构 冗余驱动 铰链间隙 工作空间 机床精度 运动误差
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基于多体理论的数控机床精度逆设计方法 被引量：8
9
作者 邢元 张连洪 +1 位作者 何柏岩 王树新 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期282-287,304,共7页
为使机床精度设计有定量的理论数值供参考，依据线性空间集合与映射的数学理论，以多体系统误差建模理论为基础，建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样，... 为使机床精度设计有定量的理论数值供参考，依据线性空间集合与映射的数学理论，以多体系统误差建模理论为基础，建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样，从而依据近似模型逆向推导数控机床各轴几何精度。以螺旋锥齿轮铣齿机各轴精度逆设计为例，近似模型以显式的方式揭示了机床几何误差和齿面加工误差间的定量关系，可有效地依据齿轮精度要求逆向推导机床各轴几何精度。 展开更多
关键词 多体理论 数控加工 几何精度 加工精度 逆设计
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并联杆系机床工作空间与精度分析 被引量：14
10
作者 刘文涛 李建生 +1 位作者 祁勇 王知行 《制造技术与机床》 EI CSCD 北大核心 1998年第11期9-11,共3页
从工作空间和加工精度两个方面，对并联杆系机床的加工范围进行了分析。讨论了影响其加工范围的各主要因素，为并联杆系机床的设计提供了必要的依据，并做了实例计算。
关键词 并联杆系机床 精度 工作空间 机床
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冗余驱动消除并联机构奇异研究 被引量：22
11
作者 白志富 韩先国 陈五一 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期733-736,共4页
对空间并联机构的奇异性和冗余驱动消除机构奇异进行了研究。以Park关于奇异的分类为基础,明确指出了冗余驱动能够消除机构驱动奇异的原因,给出了冗余驱动个数与奇异空间降维关系的比较严格的数学推导过程。还对一种3自由度冗余并联机... 对空间并联机构的奇异性和冗余驱动消除机构奇异进行了研究。以Park关于奇异的分类为基础,明确指出了冗余驱动能够消除机构驱动奇异的原因,给出了冗余驱动个数与奇异空间降维关系的比较严格的数学推导过程。还对一种3自由度冗余并联机构的奇异性进行了分析,指出了其奇异空间的形状,并对冗余驱动消除奇异的效果进行了研究。其结果证实了冗余驱动与奇异降维之间的关系,对于进一步提高并联机构的性能提供了参考。 展开更多
关键词 并联机构 冗余驱动 奇异位形
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机床导轨误差对零件加工精度的影响 被引量：15
12
作者 李永祥 焦万堂 武文斌 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2005年第8期82-85,共4页
通过建立数学模型对机床导轨导向误差进行了研究,分析了导轨误差对零件加工精度的影响,并从导轨的磨损、机床的安装及导轨的热变形等方面阐述了引起导轨误差的原因及减小导轨误差的措施。
关键词 机床 导轨 牙形误差 零件 加工精度 数学模式
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电容测微仪动态特性的改进及标定方法 被引量：6
13
作者 张宇华 王晓琳 +1 位作者 张国雄 郑义忠 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第1期87-91,共5页
目的对一种高精度、高频响的电容测微仪系统进行改进．方法以８阶Ｂｕｔｔｅｒ－ｗｏｒｔｈ滤波器ＭＡＸ２９１为核心元件，设计了该系统的动态测量电路，提出了电容测微仪系统动态特性的测试与标定方法．结果与结论改进后的电容测微仪... 目的对一种高精度、高频响的电容测微仪系统进行改进．方法以８阶Ｂｕｔｔｅｒ－ｗｏｒｔｈ滤波器ＭＡＸ２９１为核心元件，设计了该系统的动态测量电路，提出了电容测微仪系统动态特性的测试与标定方法．结果与结论改进后的电容测微仪在±１０μｍ的量程内非线性误差最大不超过０．８０％，重复性精度优于０．１５％，测量精度优于０．１０μｍ，频响范围达４．２ｋＨｚ． 展开更多
关键词 电容测微仪 标定法 主轴 机床 回转运动精度
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多轴机床空间误差的一般模型 被引量：7
14
作者 李书和 张奕群 +1 位作者 杨世民 张国雄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期364-367,372,共5页
本文提出了多轴机床空间误差的一般模型，该模型把刀具相对工件的误差表达为机床各相连组件之间误差的线性组合。适用于任意结构的机床以及坐标测量机和测量仪器。利用这个模型进行软件误差补偿，在不提高成本的情况下。
关键词 多轴机床 空间误差 机床精度 误差补偿
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三点法误差分离技术理论分析 被引量：20
15
作者 魏源迁 庞学慧 白恩远 《计量学报》 CSCD 1991年第3期199-205,共7页
本文通过分析和研究国内外误差分离技术有关文献,建立了三点法测量和无约束最优化方法评定工件圆度误差、圆柱度误差的数学模型,并发现在应用该技术求解工件回转误差和圆柱度误差方面尚有不足,通过对一次谐波分离方法的研究,建立了精确... 本文通过分析和研究国内外误差分离技术有关文献,建立了三点法测量和无约束最优化方法评定工件圆度误差、圆柱度误差的数学模型,并发现在应用该技术求解工件回转误差和圆柱度误差方面尚有不足,通过对一次谐波分离方法的研究,建立了精确求解工件回转误差和圆柱度误差的数学模型。 展开更多
关键词 三点法 机床 误差分离 形位公差
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双频激光干涉仪在机床检定中的应用 被引量：8
16
作者 羡一民 俞成栋 +2 位作者 于光华 于东升 曹益平 《制造技术与机床》 CSCD 1995年第5期8-11,共4页
介绍了双频激光干涉仪在机床检定中检定数控机床位置精度，检定直线度、垂直度和平面度的方法，还介绍了影响测量精度的因素。
关键词 激光干涉仪 机床检定 位置精度 垂直度 平面度
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基于主轴转速的机床热误差状态方程模型 被引量：4
17
作者 张奕群 李书和 +1 位作者 刘安伟 张国雄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期460-463,共4页
本文提出了一种基于主轴转速的机床热误差状态方程模型。该模型利用机床主轴转速而不是用机床温度场预报机床的热变形，因此极大简化了其应用。采用了连续系统状态空间模型辨识方法对状态空间模型进行辨识。实验结果表明状态空间模型可... 本文提出了一种基于主轴转速的机床热误差状态方程模型。该模型利用机床主轴转速而不是用机床温度场预报机床的热变形，因此极大简化了其应用。采用了连续系统状态空间模型辨识方法对状态空间模型进行辨识。实验结果表明状态空间模型可以满足要求，且优于直接利用最小二乘法对线性差分方程辨识所得的结果。 展开更多
关键词 机床 热误差 系统辨识 状态方程 转速 主轴
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PRS-XY型混联数控机床工作台误差补偿技术 被引量：6
18
作者 周鸿斌 张建民 +1 位作者 付红伟 李少玲 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期120-124,共5页
为提高北京理工大学自行研制的PRS-XY型混联数控机床的运动精度,以球杆仪为工具,对工作台的运动性能进行了测试.在工作台工作空间有限的情况下,采用球杆斜置的测试方法,对工作台的圆周运动轨迹进行测量,确定了影响工作台运动精度的最主... 为提高北京理工大学自行研制的PRS-XY型混联数控机床的运动精度,以球杆仪为工具,对工作台的运动性能进行了测试.在工作台工作空间有限的情况下,采用球杆斜置的测试方法,对工作台的圆周运动轨迹进行测量,确定了影响工作台运动精度的最主要因素为垂直度误差和比例不匹配误差,建立了相应的误差补偿模型.利用Turbo PMAC卡的新功能,实现了工作台误差补偿,将运动精度提高了一个数量级,改善了工作台的运动性能. 展开更多
关键词 误差补偿 混联数控机床 X-Y工作台
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基于有限元分析的拉刀磨床床身结构优化设计 被引量：12
19
作者 郭俊康 方荣 +3 位作者 洪军 邱志惠 张明东 屈佳敏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第1期9-12,17,共5页
床身是机床的重要基础件,它的动态特性和静态特性直接影响到机床的精度和稳定性。在设计阶段通过建立QMK008拉刀磨床床身的实体模型和有限元模型,基于有限元方法进行仿真计算,得到了原始设计方案床身的变形和模态。根据床身的结构特点... 床身是机床的重要基础件,它的动态特性和静态特性直接影响到机床的精度和稳定性。在设计阶段通过建立QMK008拉刀磨床床身的实体模型和有限元模型,基于有限元方法进行仿真计算,得到了原始设计方案床身的变形和模态。根据床身的结构特点和刚度要求对原始方案进行改进,通过有限元分析和对比,发现增加壁厚和筋板厚度床身刚度没有明显提高,采用米字型筋板可以提高床身的静刚度和狭长形床身的固有频率,增加地脚螺栓个数对于提高床身动静刚度也有明显作用。 展开更多
关键词 拉刀磨床 床身 有限元分析 优化设计
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重型数控机床热误差的分离与建模 被引量：6
20
作者 崔岗卫 高栋 姚英学 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期51-56,共6页
为解决重型数控机床热误差严重的问题,提出一种基于线性回归的热误差分离和建模方法.对机床的几何误差与热误差进行分离,得到相应的热误差参数;结合主因素和互不相关等温度传感器优化布置策略,选出相应的热误差关键点;采用线性回归理论... 为解决重型数控机床热误差严重的问题,提出一种基于线性回归的热误差分离和建模方法.对机床的几何误差与热误差进行分离,得到相应的热误差参数;结合主因素和互不相关等温度传感器优化布置策略,选出相应的热误差关键点;采用线性回归理论进行热误差的建模.在一台型号为TK6920的重型数控落地铣镗床上进行了立柱热倾斜误差补偿实验.结果表明:利用所建立的热误差模型进行补偿,立柱在X和W方向的直线度误差分别由0.45 mm和0.25 mm降到了0.13 mm和0.09 mm,补偿率分别为71%和64%.采用误差补偿技术可降低重型数控机床的热误差,从而提高其加工精度. 展开更多
关键词 重型数控机床 热误差 误差分离 误差建模 误差补偿
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