數(shù)控機床誤差實時補償技術

第1章緒論

1.1數(shù)控機床誤差補償研究的意義

1.2數(shù)控機床誤差補償?shù)幕靖拍睢⑻匦约安襟E

1.2.1數(shù)控機床誤差補償?shù)幕靖拍罴疤匦?

1.2.2數(shù)控機床誤差補償?shù)牟襟E

1.3數(shù)控機床誤差補償技術研究的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展

1.3.1數(shù)控機床誤差補償技術研究的歷史

1.3.2數(shù)控機床誤差補償技術研究的現(xiàn)狀

1.3.3數(shù)控機床誤差補償技術研究的發(fā)展趨勢

第2章數(shù)控機床誤差及其形成機理

2.1數(shù)控機床誤差的概念及分類

2.1.1誤差的概念

2.1.2誤差的分類

2.2數(shù)控機床幾何誤差元素

2.3機床熱誤差及其形成機理

2.3.1機床熱變形機理

2.3.2機床熱源及溫度場

2.3.3機床熱變形分析

2.4其他誤差及其形成機理

2.4.1切削力引起的誤差

2.4.2刀具磨損引起的誤差

2.4.3其他誤差

2.5誤差元素表及其應用

第3章機床誤差綜合數(shù)學模型

3.1齊次坐標變換

3.2機床誤差綜合數(shù)學模型的建立

3.2.1機床誤差綜合模型的建模方法

3.2.2四種結構加工中心的綜合模型

3.3四種結構加工中心的統(tǒng)一數(shù)學模型

第4章機床誤差檢測技術

4.1機床幾何誤差檢測

4.1.1激光干涉儀檢測法

4.1.2機床誤差的雙球規(guī)檢測法

4.1.3機床誤差的平面光柵檢測法

4.2機床溫度與熱誤差檢測

4.2.1數(shù)控機床溫度與熱誤差（位移）檢測系統(tǒng)

4.2.2溫度測點布置技術

4.3切削力和切削力誤差檢測

4.3.1測力儀直接測量切削力

4.3.2通過驅(qū)動電動機電樞電流間接檢測切削力

4.4其他誤差的檢測

第5章數(shù)控機床誤差元素建模技術

5.1僅與機床位置坐標有關的幾何誤差元素建模

5.1.1幾何誤差元素建模原理

5.1.2幾何誤差元素建模舉例

5.2僅與機床溫度有關的熱誤差元素建模

5.2.1熱誤差元素建模原理

5.2.2主軸熱漂移誤差建模

5.3與機床位置坐標和溫度都有關的復合誤差元素建模

5.3.1復合誤差建模原理

5.3.2機床幾何與熱復合誤差建模舉例

第6章數(shù)控機床誤差實時補償控制

6.1誤差補償方式及實施策略

6.1.1誤差補償方式

6.1.2誤差補償實施策略

6.2基于原點偏移的誤差實時補償控制系統(tǒng)

6.2.1誤差實時補償控制系統(tǒng)的硬件執(zhí)行平臺

6.2.2誤差實時補償控制系統(tǒng)的軟件平臺

6.2.3上位機操作、建模和分析軟件

6.2.4誤差實時補償控制系統(tǒng)的工作過程

6.3基于CNC底層通信的誤差實時補償系統(tǒng)

6.3.1基于CNC底層通信的誤差實時補償功能的實現(xiàn)

6.3.2實時誤差補償?shù)墓δ苣K

第7章數(shù)控機床誤差實時補償技術應用實例

7.1車削中心熱誤差實時補償

7.1.1問題描述

7.1.2機床溫度場及熱誤差的檢測與分析

7.1.3熱誤差模態(tài)分析

7.1.4誤差建模

7.1.5實時補償控制系統(tǒng)及補償效果檢驗

7.2數(shù)控雙主軸車床幾何與熱誤差綜合實時補償

7.2.1數(shù)控雙主軸車床運動部件結構簡介及其誤差元素

7.2.2誤差綜合數(shù)學模型

7.2.3誤差元素檢測和建模

7.2.4誤差補償控制及補償效果檢驗

7.3加工中心幾何誤差與熱誤差綜合實時補償

7.3.1溫度傳感器在機床上的布置

7.3.2實時補償器與機床數(shù)控系統(tǒng)的連接及其功能調(diào)試

7.3.3機床誤差動態(tài)實時補償前后對比分析

參考文獻 2100433B

《數(shù)控機床誤差實時補償技術》主要介紹數(shù)控機床的誤差概念及誤差形成機理、誤差綜合數(shù)學模型的建立方法和理論、誤差檢測和誤差元素建模技術、誤差實時補償控制及其系統(tǒng)等內(nèi)容，并在理論方法基礎上，給出了誤差實時補償應用實例。

《數(shù)控機床誤差實時補償技術》可作為機械制造專業(yè)研究生的教材或教學參考書，也可供從事精密加工、精密測量，以及數(shù)控機床設計、制造及使用的人員閱讀。

以多至五軸的數(shù)控機床為對象，通過研究機床多誤差綜合數(shù)學模型、高效測量、誤差元素的精密和魯棒建模、網(wǎng)絡群控和實時補償?shù)?，建立了多軸多誤差綜合加工誤差數(shù)學模型及各種類型數(shù)控機床統(tǒng)一的綜合數(shù)學模型、提出了多軸機床多誤差的高效測量和辨識技術及傳感器在機床上的多維優(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)動補償運動解耦和多軸全運動聯(lián)動補償方法、研制了多軸多誤差的動態(tài)實時補償控制系統(tǒng)、研制了多軸多誤差網(wǎng)絡群控實時補償系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡節(jié)點補償單元的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)、設計了網(wǎng)絡群控實時補償系統(tǒng)的通信模式。在五軸數(shù)控機床上實施多誤差綜合動態(tài)實時補償；并實現(xiàn)通過網(wǎng)絡對諸多臺機床進行遠程實時補償?shù)谋O(jiān)控和誤差補償模型的修正，完成了網(wǎng)絡群控實時補償，大幅度提高機床加工精度。通過研究工作，研究成果已推廣應用于多家數(shù)控機床制造企業(yè)和應用企業(yè)。創(chuàng)建了數(shù)控機床誤差測量、建模和補償理論方法體系，提升國產(chǎn)數(shù)控機床的加工精度水平和國際市場競爭力。 2100433B

以多至五軸的數(shù)控機床為對象，通過研究機床多誤差綜合數(shù)學模型、高效測量、誤差元素的精密和魯棒建模、網(wǎng)絡群控和實時補償?shù)?，建立包括幾何、熱和切削力等諸多誤差的綜合數(shù)學模型及其各類型數(shù)控機床統(tǒng)一的誤差綜合數(shù)學模型，提出基于矢量多步法及組合軌跡運動的數(shù)控機床誤差元素的高效激光測量和辨識、溫度傳感器在機床上三維優(yōu)化布置、幾何和熱復合的誤差元素建模和五軸聯(lián)動補償運動解耦等理論和方法，開發(fā)經(jīng)濟實用的多至五軸數(shù)控機床多誤差動態(tài)實時補償系統(tǒng)，編制誤差在線自動建模軟件，在五軸數(shù)控機床上實施多誤差綜合動態(tài)實時補償，實現(xiàn)通過網(wǎng)絡對諸多臺機床進行遠程實時補償?shù)谋O(jiān)控和誤差補償模型的修正，從而大幅度提高機床加工精度，并創(chuàng)建數(shù)控機床誤差測量、建模和補償理論方法體系，形成具有自主知識產(chǎn)權的核心技術并向企業(yè)推廣應用，提升國產(chǎn)數(shù)控機床的加工精度水平和國際市場競爭力，把數(shù)控機床誤差補償技術發(fā)展到國際領先水平。