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五轴加工中心旋转轴几何误差元素区别建模辨识技术 被引量：2
1
作者 郑华林 项锡平 +2 位作者 胡腾 米良 刘雁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期547-555,共9页
构建五轴加工中心空间误差模型的关键环节在于准确辨识旋转轴位置相关几何误差元素(PDGE)和位置无关几何误差元素(PIGE)。以某五轴加工中心为研究对象,提出了一种面向旋转轴PDGE和PIGE的区别建模辨识方法。以多体系统理论和齐次坐标变... 构建五轴加工中心空间误差模型的关键环节在于准确辨识旋转轴位置相关几何误差元素(PDGE)和位置无关几何误差元素(PIGE)。以某五轴加工中心为研究对象,提出了一种面向旋转轴PDGE和PIGE的区别建模辨识方法。以多体系统理论和齐次坐标变换为基础,以两运动链末端所构空间向量欧氏范数的演变规律为依据,推导建立旋转轴PDGE与PIGE辨识基本方程,并借助球杆仪获取辨识基本方程求解所需参数;结合所建辨识基本方程揭示旋转轴PDGE与PIGE的耦合机制,提出了一种迭代方法以实现旋转轴PDGE和PIGE的准确分离与解耦。为验证上述辨识方法的有效性与准确性,提出一种基于虚拟样机的数值验证策略。仿真结果表明,所提辨识方法较好地解决了五轴加工中心旋转轴两类几何误差元素之间的耦合问题,可为建立加工中心空间模型提供准确的数据支撑。 展开更多
关键词 五轴加工中心 旋转轴 几何误差元素 辨识技术 区别建模
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卧式加工中心关键几何误差元素甄别方法 被引量：8
2
作者 胡腾 郭曦鹏 +1 位作者 米良 殷国富 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第13期1539-1547,共9页
以某卧式加工中心为研究对象,通过定义机床各部件局部坐标系间初始位置特征矩阵和初始位置误差特征矩阵,构建机床空间误差完备模型,解决传统建模方法中若干项几何误差元素缺失的问题。借助体对角线定位精度测量实验,对所建完备模型准确... 以某卧式加工中心为研究对象,通过定义机床各部件局部坐标系间初始位置特征矩阵和初始位置误差特征矩阵,构建机床空间误差完备模型,解决传统建模方法中若干项几何误差元素缺失的问题。借助体对角线定位精度测量实验,对所建完备模型准确性进行验证,进而在此基础上提出几何误差元素实际参预度的概念及其计算方法,并由此形成基于空间误差完备模型和实际参预度的关键几何误差元素辨识新方法。分别根据计算所得实际参预度和灵敏度,对给定加工中心关键几何误差元素进行甄别。对比分析显示,相较于传统灵敏度分析,所提基于实际参预度的甄别方法具有更高的准确性。甄别结果表明,该加工中心关键几何误差元素有7项,且均与位置相关,与X轴进给相关的关键几何误差元素有4项,说明机床X轴运动组件制造精度可能存在较大缺陷。 展开更多
关键词 机床空间误差 完备建模 关键几何误差元素 实际参预度
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数控机床关键几何误差元素溯源研究 被引量：8
3
作者 李晓晓 孙付春 吴昊荣 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第1期147-151,156,共6页
基于螺旋理论对多轴数控机床空间误差建模,利用“十二线法”进行机床几何误差元素辨识实验,获得卧式加工中心的21项几何误差元素值。采用灵敏度分析法对卧式加工中心空间误差模型具有显著影响的关键几何误差元素进行了分析,其中,局部灵... 基于螺旋理论对多轴数控机床空间误差建模,利用“十二线法”进行机床几何误差元素辨识实验,获得卧式加工中心的21项几何误差元素值。采用灵敏度分析法对卧式加工中心空间误差模型具有显著影响的关键几何误差元素进行了分析,其中,局部灵敏度分析法溯源出机床11项关键几何误差元素,全局灵敏度分析法溯源出12项几何误差元素。两种溯源方法得到的机床关键几何误差元素不同,但机床关键几何误差元素主要为集中在各运动轴上的线性误差,且各运动轴的转角误差的灵敏度系数均较小,验证了两种溯源方法的适用性。 展开更多
关键词 多轴数控机床 几何误差元素 局部灵敏度 全局灵敏度 溯源方法
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机床关键几何误差元素辨识及其公差设计方法 被引量：1
4
作者 樊嘉 郑华林 +2 位作者 何勇 米良 胡腾 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第22期56-64,共9页
面向加工精度指标提出机床关键几何误差元素辨识及其公差设计方法。以某型立式加工中心为对象,基于螺旋理论对机床空间误差进行建模;结合所得机床空间误差模型及加工精度指标定义,推导建立加工精度评估模型,同时提出间接试验验证策略及... 面向加工精度指标提出机床关键几何误差元素辨识及其公差设计方法。以某型立式加工中心为对象,基于螺旋理论对机床空间误差进行建模;结合所得机床空间误差模型及加工精度指标定义,推导建立加工精度评估模型,同时提出间接试验验证策略及实施技术;通过正交实验、统计学对影响加工精度的关键几何误差元素进行辨识,并利用数值试验对辨识结果进行验证,并基于响应面法构建加工精度与关键几何误差元素的映射关系,由此将后者的公差设计转换为一类优化问题;利用遗传算法获取各关键几何误差元素最优公差,在加工精度指标满足要求的同时,机床产品成本达到最低,表明所提方法有利于实现机床精度稳健设计。 展开更多
关键词 加工精度 机床 关键几何误差元素 辨识 公差设计
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立式加工中心平动轴几何误差元素辨识方法 被引量：3
5
作者 李晓晓 孙付春 吴昊荣 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第10期154-158,共5页
针对激光干涉仪直接测量机床几何误差元素时存在的设备调试复杂、检测效率低的问题,提出一种基于球杆仪间接测量原理的立式加工中心几何误差元素辨识方法。借助螺旋理论建立立式加工中心刀具运动链末端相对于工件运动链末端的实时运动... 针对激光干涉仪直接测量机床几何误差元素时存在的设备调试复杂、检测效率低的问题,提出一种基于球杆仪间接测量原理的立式加工中心几何误差元素辨识方法。借助螺旋理论建立立式加工中心刀具运动链末端相对于工件运动链末端的实时运动学方程,利用球杆仪实时测量空间距离,得到了几何误差元素与DBB杆长误差相关的辨识模型。考虑到辨识模型的病态程度严重、求解稳定性差等问题,通过模拟退火遗传算法进行求解。DBB辨识实验验证了各验证点最大平均偏差为1.62μm,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 球杆仪 几何误差元素辨识 螺旋理论 模拟退火遗传算法
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基于全局灵敏度分析的卧式加工中心关键几何误差元素溯源研究 被引量：2
6
作者 李晓晓 孙付春 +1 位作者 吴昊荣 龚一龙 《工具技术》 北大核心 2023年第1期141-147,共7页
针对局部灵敏度分析试验点单一、全局灵敏度分析变量自带随机性的问题,提出一种基于几何误差元素辨识和全局灵敏度分析的机床关键几何误差元素溯源方法。借助螺旋理论构建基于全局坐标系的机床空间误差模型,借鉴正交实验设计思想,在机... 针对局部灵敏度分析试验点单一、全局灵敏度分析变量自带随机性的问题,提出一种基于几何误差元素辨识和全局灵敏度分析的机床关键几何误差元素溯源方法。借助螺旋理论构建基于全局坐标系的机床空间误差模型,借鉴正交实验设计思想,在机床工作空间内选取25个试验测点,设计关于位置误差模型的多因素正交试验。将正交试验的显著性检验结果F值作为全局灵敏度系数,准确溯源机床12项关键几何误差元素,为数字制造装备精度设计提供了重要的理论基础。 展开更多
关键词 几何误差元素辨识 全局灵敏度 关键几何误差 螺旋理论 正交试验
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基于Sobol’法的机床关键几何误差元素辨识方法研究 被引量：7
7
作者 荣茂林 胡腾 +2 位作者 何郑曦 魏小建 吴昊荣 《机床与液压》 北大核心 2022年第3期95-99,共5页
针对机床几何误差元素多、误差测量与辨识过程繁琐等问题,利用Sobol’全局灵敏度分析方法对空间误差模型中的几何误差元素进行灵敏度分析,筛选出影响较大的几何误差元素,从而降低误差测量与辨识过程的复杂度,简化空间误差模型。以螺旋... 针对机床几何误差元素多、误差测量与辨识过程繁琐等问题,利用Sobol’全局灵敏度分析方法对空间误差模型中的几何误差元素进行灵敏度分析,筛选出影响较大的几何误差元素,从而降低误差测量与辨识过程的复杂度,简化空间误差模型。以螺旋理论为建模基础,建立机床空间误差模型;对所有几何误差元素进行Sobol序列抽样并通过蒙特卡洛估计法求解灵敏度,计算各误差元素的一阶灵敏度值及全局灵敏度值,从21个误差项中筛选出对机床空间误差影响较大的12项;将简化模型与完备模型进行对比,空间误差元素简化率为48%,其预测精度大于80%,说明了误差元素筛选的有效性,为机床空间误差建模、误差元素辨识以及空间误差补偿工作的简化提供参考。 展开更多
关键词 螺旋理论 Sobol’全局灵敏度分析 蒙特卡洛估算 关键几何误差元素 简化模型
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基于敏感度分析的机床关键几何误差元素辨识与评定 被引量：3
8
作者 尹明 陈廷兵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第4期57-60,共4页
为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,以PCV-620立式加工中心为研究对象,采用多体系统理论建立机床空间误差模型,从而得到机床几何误差元素与机床精度之间的关联函数。对空间误差模型进行灵敏度分析,获得机床... 为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,以PCV-620立式加工中心为研究对象,采用多体系统理论建立机床空间误差模型,从而得到机床几何误差元素与机床精度之间的关联函数。对空间误差模型进行灵敏度分析,获得机床各运动方向的局部灵敏度系数,完成机床关键几何误差元素的初步辨识。以局部灵敏度系数为基础,提出一种与局部灵敏度系数和工作空间中任意位置处的几何误差元素值相关的全局灵敏度系数计算方法,将其作为机床关键几何误差元素的辨识和评定标准,分析得到PCV-620立式加工中心的关键几何误差元素包含3项定位误差、3项垂直度误差和5项直线度误差。 展开更多
关键词 精度设计 关键几何误差元素 立式加工中心 灵敏度分析 全局灵敏度
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机床空间误差完备建模方法与NC代码优化补偿技术 被引量：13
9
作者 胡腾 郭曦鹏 +2 位作者 米良 杨随先 郑华林 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期190-199,共10页
空间误差是机床几何误差元素综合作用的结果,但现阶段空间误差模型大多存在缺失若干几何误差元素的问题,直接影响着机床空间误差的预测精度。为此,提出一种机床空间误差完备建模方法,以多体系统理论及齐次坐标变换为分析研究手段,在充... 空间误差是机床几何误差元素综合作用的结果,但现阶段空间误差模型大多存在缺失若干几何误差元素的问题,直接影响着机床空间误差的预测精度。为此,提出一种机床空间误差完备建模方法,以多体系统理论及齐次坐标变换为分析研究手段,在充分考虑体间坐标系初始位置关系及原始误差特征矩阵的基础上,确保模型包含机床全部几何误差元素。进而,针对传统基于NC代码的空间误差补偿技术中存在残差的局限性,提出将NC代码坐标的逆向叠加过程转化为最优化设计问题,并借助遗传算法对该问题进行求解计算,达到消除空间误差补偿残差的目的。最终,以某型卧式加工中心为研究对象进行计算分析与实验验证,结果表明:依据所提方法构建的空间误差完备模型包含加工中心全部21项几何误差元素,空间误差预测结果较精确;所提NC代码优化补偿技术使加工中心空间定位精度得到进一步提升,补偿后定位精度增幅最高达90.92%。研究成果可为数字制造装备精度问题探索提供较重要的理论与工程技术支撑。 展开更多
关键词 几何误差元素 机床空间误差 完备建模 NC代码 优化补偿
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三轴数控机床静态精度设计研究进展 被引量：6
10
作者 吴昊荣 李晓晓 +1 位作者 孙付春 郑华林 《机床与液压》 北大核心 2021年第24期176-184,共9页
国内三轴数控机床存在精度低和可靠性差的问题,而机床精度和可靠性可通过合理的静态精度设计方法得以保证。机床静态精度设计方法包括加工精度稳健设计方法和静态几何精度设计方法,针对两种精度设计方法的衔接合理性和工程应用实用性低... 国内三轴数控机床存在精度低和可靠性差的问题,而机床精度和可靠性可通过合理的静态精度设计方法得以保证。机床静态精度设计方法包括加工精度稳健设计方法和静态几何精度设计方法,针对两种精度设计方法的衔接合理性和工程应用实用性低的问题,在深入调研机床静态精度设计研究成果的基础上,从机床空间误差建模、平动轴几何误差元素辨识、关键几何误差元素溯源和加工精度稳健设计以及静态几何精度设计这5个关键问题着手,分别给出具体的解决方法,并形成一套完整的三轴数控机床静态精度设计系统实施方案,为完善机床几何精度设计和静态几何精度设计提供了参考。 展开更多
关键词 静态精度设计 加工精度稳健设计 静态几何精度设计 空间误差建模 平动轴几何误差元素辨识 关键几何误差元素溯源
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