数控机床在线检测软件的开发

基于Windows平台开发了数控机床在线检测软件,并对软件开发中的关键技术:建立检测系统的综合误差模型,测头误差处理技术,对系统设置、通讯和检测程序自动生成等模块进行研究。利用该软件可以自动生成检测程序,并可对测头误差、机床几何误差与热误差进行补偿,有效地提高了检测的精度和效率。     

加工中心在线检测误差补偿技术研究

提出了加工中心在线检测误差通用数学模型,研究了测量系统误差参数辨识方法,实现了基于模型的加工中心在线检测软件误差补偿。对标准试件的检测及补偿结果表明,补偿后加工中心检测精度提高５３．８％以上,加工中心在线检测误差补偿实验结果证明了提出的误差补偿方法的可行性和有效性。     

加工中心在线检测软件开发

1　概述　　加工中心在线检测技术是柔性加工的重要监测手段之一 ,目前国内外使用最广泛的是触发式测头 ,虽然有部分测量宏程序 ,但功能较少 ,完全是手工编程。因此急需开发一套功能强大、编程方便的在线检测软件。加工中心在线检测软件基于中文 Windows 95开发平台 ,采用 VB5.0语言和 Access数据库编程 ,面向对象的程序设计方法、模块化的程序设计结构和形象化的界面使软件操作更简单更方便。2　软件的总体结构和功能　　根据在线检测的特点 ,检测软件的主要功能是对被加工工件的尺寸、形状误差及位置关系进行测量 ,并进行误差补偿。软件…     

多轴数控机床在线检测软件包的开发

对多轴数控机床在线检测精度进行了分析，基于微机平台，开发了多种常见基本体及组合体的测量宏程序，并进行测量过程路径规划。同时对测头系统、机床坐标定位误差进行了补偿，有效地提高了在线检测精度。本软件系统在MAKINO立式加工中心进行了实验验证。     

基于机载测头的机床热误差在线识别方法研究

针对当前机床热误差在线检测识别困难的问题,提出一种机床测头在线测量热误差的方法。该方法可在不求解几何误差的情况下,利用组合球阵球心热变形前后的坐标值构成空间向量,通过该向量求解坐标变换关系识别和辨识热误差。最后,在三轴加工中心上进行测量和试验验证。试验证明,该方法能够快速地在线识别和检测热误差值,为热误差的补偿提供了先决条件。     

Mastercam宏程序编程在模具加工在线检测中的应用

在加工中心机床和专用检测设备上进行复杂模具零件数控加工和精度检测,因检测内容较多,容易造成重复装夹、耗费时间和人力以及增加人为操作误差的问题。本文运用Mastercam软件在线检测模块宏程序自动编程方法,设置雷尼绍触发测头参数,选择规划零件检测几何要素和测头动作路径;与数控机床内置的检测宏程序相结合,生成加工中心测头程序进行在线检测,智能判断标注加工精度超差坐标位置。拓展了数控机床的功能,减少了零件在加工机床和检测设备之间的流转时间,形成了智能化的数控加工质量控制闭环体系,提高了加工精度质量和效率。     

复杂曲面零件加工精度的原位检测误差补偿方法

为提高复杂曲面零件的数控机床原位检测精度,分析影响接触式检测系统精度的各项因素及其误差补偿方法。对检测系统的主要误差来源如机床几何误差、测头预行程误差和测头半径误差进行分析研究。在对数控机床的几何误差进行分析和建模的基础上,采用激光干涉仪进行三轴数控机床的单项误差测量和补偿;针对测头检测过程中存在的预行程误差,提出基于径向基函数(Radial basis function, RBF)的预行程误差预测方法,获得测头预行程误差分布图,并对检测系统进行实时预行程误差的补偿;提出改进的三角网格模型顶点法矢计算方法,有效进行三维测头的半径补偿。通过实例零件的加工精度原位检测试验及其与三坐标测量机CMM检验结果的比较,验证了原位检测方法的有效性。     

原位检测系统中触发式测头的误差分析与补偿

在分析了原位检测系统中触发式测头误差来源的基础上,提出了自动调整测头偏心的方法,并用标定球对测头的实际作用半径进行了校准。同时,面向实际测量任务,提出了基于在线标定和双线性插值技术的逐点测头半径补偿方法,实验验证,所提出的半径补偿方法比商用软件提供的方法更准确,提高了测量结果的准确性。     

加工中心精度对壳体零件孔加工精度影响的分析

为提高壳体类零件的孔加工精度,提出了一种通过加工编程对立式加工中心几何误差进行补偿的方法。通过双频激光干涉仪对立式加工中心的定位精度和重复定位精度进行检测,并利用分析软件及其相关参数标准对检测后的数据进行分析,得到立式加工中心的定位精度和重复定位精度对零件加工精度的影响规律。进而提出通过零件加工程序对立式加工中心几何误差进行补偿的方法。通过实际加工,验证了所提方法的可行性,并且能够满足壳体类零件孔加工的精度要求,是一种快速、有效的误差补偿方法。     

虚拟式数控机床在线测量仪系统及其实现

将虚拟仪器技术引入数控机床在线测量仪,通过三维测头与工件的接触或碰撞,机床数控系统向虚拟仪器系统返回测量结果.结合测头与工件的具体几何位置关系进行补偿和形位误差计算处理,得到加工工件的质量评价参数及可视化展现.介绍了虚拟式数控机床在线测量的功能及其功能实现,重点分析了测量软件的实现以及减小测量误差的方法和措施.     

基于多体理论模型的加工中心热误差补偿技术

基于多体系统理论，建立了数控加工中心热误差模型，并提出其误差补偿方法。以三坐标ＭＡＫＩＮＯ加工中心为例，建立了具体模型并进行参数辨识。优选了４个测温点，实时测量其温度，作为误差参数辨识模型的输入值，实现了软件实时补偿。在该加工中心上分别沿３个坐标方向加工一系列表面并比较加入热误差补偿的结果，测量结果表明补偿效果显著。实践说明所建热误差模型的有效性和补偿方法的可行性。     

运用多体理论和神经网络的机床热误差补偿

利用多体系统理论,在典型体的坐标变换中,加入了位移误差矢量和位置误差矢量,形成了具有普遍意义的坐标变换,根据机床拓扑结构的低序体阵列,建立了机床通用误差计算模型。同时,对机床的主轴热变形和床身热变形进行了建模和辨识,通过5个温度敏感点的监测,用常规的5点法对机床主轴热变形进行研究,运用神经网络方法(RBF)建立温度与变形参数模型,将误差参数集成到通用误差模型中。在Makino四轴加工中心进行试验研究,设计出一套多个凸台的空间曲面,比较了不同凸台上的4个点补偿前后空间轮廓数据,误差减少60%,补偿效果显著。     

基于多体理论模型的加工中心热误差补偿技术

基于多体系统理论,建立了数控加工中心热误差模型,并提出其误差补偿方法,以三坐标MAKINO加工中心为例,建立了具体模型并进行参数辨识,优选了4个测温点,实时测量其温度,作为误差参数辨识模型的输入值,实现了软件实时补偿,在该加工中心上分别沿3个坐标方向加工一系列表面并比较加入热误差补偿的结果,测量结果表明补偿效果显著,实践说明本文所建热误差模型的有效性和补偿方法的可行性.     

用于加工中心的在线检测新方法研究

本文提出基于特征的检测路径规划及编程方法，通过建立检测路径数学模型，解决了计算机辅助检测规划的关键问题。开发的系统用于SSK—U60355轴加工中心上，实现了零件的高精度在线检测，大大提高了加工精度和效率。     

A new high-efficiency error compensation system for CNC multi-axis machine tools

To enhance the accuracy of CNC machines for the request of modern industry, an effective static/quasi-static error compensation system composed of an element-free interpolation algorithm based on the Galerkin method for error prediction, a recursive software compensation procedure, and an NC-code converting software, is developed. Through automatically analyzing the machining path, the new error prediction method takes into consideration the fact that the machine structure is non-rigid, and can efficiently determine the position errors of the cutter for compensation without computing a complex error model on-line. The predicted errors are then compensated based on a recursive compensation algorithm. Finally, a compensated NC program will be automatically generated by the NC-code converting software for the precision machining process. Because of the advantage of the element-free theory, the error prediction method can flexibly and irregularly distribute nodal points for accurate error prediction for a machine with complex error distribution characteristics throughout the workspace. To verify the algorithm and the developed system, cutting experiments were conducted in this study, and the results have shown the success of the proposed error compensation system.     

Geometric error compensation software system for CNC machine tools based on NC program reconstructing

It has been proved that error compensation is an effective approach to improve machining accuracy of a machine tool cost efficiently. In this paper, the framework of an error compensation software system, which can realize software error compensation via numerical control (NC) programs reconstructing, is investigated. And the algorithms relating to error prediction are discussed in detail, such as positioning movement error compensation, linear interpolation movement, and circular interpolation movement error compensation. To realize the error compensation, NC program is reconstructed according to the predicted errors during virtual machining before it is fed to the actual machining. Two controlled machining experiments were carried out. The results show that error compensation methods via reconstructing NC programs can improve the movement accuracy of a computer numerical control CNC machine tool obviously.     

Prediction and compensation of machining geometric errors of five-axis machining centers with kinematic errors

Kinematic errors due to geometric inaccuracies in five-axis machining centers cause deviations in tool positions and orientation from commanded values, which consequently affect geometric accuracy of the machined surface. As is well known in the machine tool industry, machining of a cone frustum as specified in NAS979 standard is a widely accepted final performance test for five-axis machining centers. A critical issue with this machining test is, however, that the influence of the machine's error sources on the geometric accuracy of the machined cone frustum is not fully understood by machine tool builders and thus it is difficult to find causes of machining errors. To address this issue, this paper presents a simulator of machining geometric errors in five-axis machining by considering the effect of kinematic errors on the three-dimensional interference of the tool and the workpiece. Kinematic errors of a five-axis machining center with tilting rotary table type are first identified by a DBB method. Using an error model of the machining center with identified kinematic errors and considering location and geometry of the workpiece, machining geometric error with respect to the nominal geometry of the workpiece is predicted and evaluated. In an aim to improve geometric accuracy of the machined surface, an error compensation for tool position and orientation is also presented. Finally, as an example, the machining of a cone frustum by using a straight end mill, as described in the standard NAS979, is considered in case studies to experimentally verify the prediction and the compensation of machining geometric errors in five-axis machining.     

立式加工中心空间几何误差辨识解析及定位误差补偿研究

为大幅提升立式加工中心加工精度,满足当代数控机床对高精度的需求,针对立式加工中心3个运动轴,深入分析了其轴向运动空间几何误差,提出了可有效辨识运动轴轴向运动空间6项几何误差的辨识方法.建立了空间6项几何误差辨识模型,并针对关联轴联动垂直度误差进行了有效分析,建立了垂直度误差辨识解析模型.同时,针对3个独立运动轴轴向定位...     

非圆工件加工中自动误差补偿技术的研究

介绍了一种基于非圆加工的新的误差补偿系统,该系统根据不同误差源的特点先进行误差分离,然后根据分离的误差对加工数据进行软件自动补偿.还分析了该误差补偿系统补偿算法的收敛性和动态特性.     

复杂曲面零件在线检测与误差补偿方法

复杂曲面零件的高精度加工与精密检测一直是数字化制造领域的研究热点。为提高复杂曲面零件的加工精度、检测精度,提出一种集数控机床在线检测、加工误差分解与补偿加工为一体的集成化方法。介绍集成化在线检测方法及补偿系统的基本原理,分析数控加工后曲面零件测点数据的误差组成,提出一种基于空间统计分析的加工误差分解方法,在建立基于B样条曲面的确定性曲面回归模型的基础上,对回归模型残差进行空间独立性分析,分解出系统误差和随机误差,进而通过数控代码的修改,实现零件加工过程的系统误差补偿。列举一个曲面零件的加工与检测实例,进行方法有效性验证。通过加工工件的在线检测、误差分解、代码修改及补偿加工等环节,实例零件的加工精度有了大幅提高,而该系统的检测精度也通过与三坐标测量机(Coordinate measuring machine, CMM)检验结果的对比,得到了有效验证。