數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差

機(jī)床的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，機(jī)床的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān) 系，即機(jī)床的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征機(jī)床靜態(tài)特性的 主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。

所謂動(dòng)態(tài)特性，是指機(jī)床在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲?器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常 用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。

機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能是指機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)之后振動(dòng)、噪聲、熱變形與磨損等性能的總稱。但長(zhǎng)期以來(lái)主要指的是機(jī)床的振動(dòng)性能，即主要指機(jī)床抵抗振動(dòng)的能力。

機(jī)床結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)主要參數(shù)包括固有頻率，阻尼比，振型，動(dòng)剛度等。機(jī)床的動(dòng)態(tài)分析主要是研究抵抗振動(dòng)的能力，包括抗振性和切削穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段，研究機(jī)床動(dòng)態(tài)特性及確定機(jī)床動(dòng)剛度的方法主要是通過(guò)對(duì)實(shí)際機(jī)床或模型作激振試驗(yàn)，采用正弦信號(hào)，隨機(jī)信號(hào)，脈沖信號(hào)和非周期信號(hào)，根據(jù)不同的輸入信號(hào)方式，采用不同的分析，測(cè)量方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，找到影響動(dòng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施，以改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或安裝有效的減振裝置，從而達(dá)到提高機(jī)床的動(dòng)剛度，使機(jī)床有較合適的動(dòng)態(tài)特性的目的。 2100433B

在穩(wěn)定狀態(tài)變量和因變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為靜態(tài)特性。如穩(wěn)定狀態(tài)下,放大器輸入與輸出的關(guān)系；穩(wěn)定狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)輸出力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。而動(dòng)態(tài)特性是指在過(guò)渡過(guò)程中變量和因變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

如放大器在放大交流信號(hào),或脈沖信號(hào)時(shí)輸入與輸出的關(guān)系；電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)，加速，速減，制動(dòng)時(shí)輸出力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。

以多至五軸的數(shù)控機(jī)床為對(duì)象，通過(guò)研究機(jī)床多誤差綜合數(shù)學(xué)模型、高效測(cè)量、誤差元素的精密和魯棒建模、網(wǎng)絡(luò)群控和實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)龋⒘硕噍S多誤差綜合加工誤差數(shù)學(xué)模型及各種類型數(shù)控機(jī)床統(tǒng)一的綜合數(shù)學(xué)模型、提出了多軸機(jī)床多誤差的高效測(cè)量和辨識(shí)技術(shù)及傳感器在機(jī)床上的多維優(yōu)化布置策略、給出了幾何誤差、熱誤差、力誤差元素的新建模方法、提出了多軸聯(lián)動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)解耦和多軸全運(yùn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)補(bǔ)償方法、研制了多軸多誤差的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制系統(tǒng)、研制了多軸多誤差網(wǎng)絡(luò)群控實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償單元的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)群控實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)的通信模式。在五軸數(shù)控機(jī)床上實(shí)施多誤差綜合動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償；并實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)諸多臺(tái)機(jī)床進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)控和誤差補(bǔ)償模型的修正，完成了網(wǎng)絡(luò)群控實(shí)時(shí)補(bǔ)償，大幅度提高機(jī)床加工精度。通過(guò)研究工作，研究成果已推廣應(yīng)用于多家數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)。創(chuàng)建了數(shù)控機(jī)床誤差測(cè)量、建模和補(bǔ)償理論方法體系，提升國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的加工精度水平和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 2100433B

以多至五軸的數(shù)控機(jī)床為對(duì)象，通過(guò)研究機(jī)床多誤差綜合數(shù)學(xué)模型、高效測(cè)量、誤差元素的精密和魯棒建模、網(wǎng)絡(luò)群控和實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)龋◣缀?、熱和切削力等諸多誤差的綜合數(shù)學(xué)模型及其各類型數(shù)控機(jī)床統(tǒng)一的誤差綜合數(shù)學(xué)模型，提出基于矢量多步法及組合軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床誤差元素的高效激光測(cè)量和辨識(shí)、溫度傳感器在機(jī)床上三維優(yōu)化布置、幾何和熱復(fù)合的誤差元素建模和五軸聯(lián)動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)解耦等理論和方法，開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的多至五軸數(shù)控機(jī)床多誤差動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)，編制誤差在線自動(dòng)建模軟件，在五軸數(shù)控機(jī)床上實(shí)施多誤差綜合動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)諸多臺(tái)機(jī)床進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)控和誤差補(bǔ)償模型的修正，從而大幅度提高機(jī)床加工精度，并創(chuàng)建數(shù)控機(jī)床誤差測(cè)量、建模和補(bǔ)償理論方法體系，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)并向企業(yè)推廣應(yīng)用，提升國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的加工精度水平和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，把數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展到國(guó)際領(lǐng)先水平。

《數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)》主要介紹數(shù)控機(jī)床的誤差概念及誤差形成機(jī)理、誤差綜合數(shù)學(xué)模型的建立方法和理論、誤差檢測(cè)和誤差元素建模技術(shù)、誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制及其系統(tǒng)等內(nèi)容，并在理論方法基礎(chǔ)上，給出了誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例。

《數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)》可作為機(jī)械制造專業(yè)研究生的教材或教學(xué)參考書，也可供從事精密加工、精密測(cè)量，以及數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、制造及使用的人員閱讀。