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Modeling Approach of Regression Orthogonal Experiment Design for Thermal Error Compensation of CNC Turning Center 被引量:2
1
作者 DU Zheng-chun, YANG Jian-guo, YAO Zhen-qiang, REN Yong-qiang (School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China) 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期23-,共1页
The thermal induced errors can account for as much as 70% of the dimensional errors on a workpiece. Accurate modeling of errors is an essential part of error compensation. Base on analyzing the existing approaches of ... The thermal induced errors can account for as much as 70% of the dimensional errors on a workpiece. Accurate modeling of errors is an essential part of error compensation. Base on analyzing the existing approaches of the thermal error modeling for machine tools, a new approach of regression orthogonal design is proposed, which combines the statistic theory with machine structures, surrounding condition, engineering judgements, and experience in modeling. A whole computation and analysis procedure is given. Therefore, the model got from this method are more robust and practical than those got from the present method that depends on the modeling data completely. At last more than 100 applications of CNC turning center with only one thermal error model are given. The cutting diameter variation reduces from more than 35 μm to about 12 μm with the orthogonal regression modeling and compensation of thermal error. 展开更多
关键词 regression orthogonal thermal error compensation robust modeling cnc machine tool
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五轴镗铣车复合加工中心时变误差测量及补偿 被引量:1
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作者 刘阔 王率峰 +3 位作者 宋磊 张泽伟 陈虎 王永青 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期102-108,共7页
航空航天领域关键零部件高端制造的需求对国产数控机床提出了高精度稳定性的要求,时变误差是影响国产高端数控机床精度稳定性的关键因素,易导致航空零件批量加工精度波动。五轴镗铣车复合加工中心是航空航天领域核心零件的主力加工装备... 航空航天领域关键零部件高端制造的需求对国产数控机床提出了高精度稳定性的要求,时变误差是影响国产高端数控机床精度稳定性的关键因素,易导致航空零件批量加工精度波动。五轴镗铣车复合加工中心是航空航天领域核心零件的主力加工装备,为减小五轴镗铣车复合加工中心的时变误差,提出了一种基于机理与数据混合驱动的数控机床时变误差补偿方法,通过测量机床在不同温度状态下的时变误差数据,厘清机床主轴和进给轴主要时变误差项,建立主轴和进给轴主要时变误差项的机理与数据混合驱动的时变误差模型,并基于坐标原点偏置原理实现机床时变误差补偿。经试验验证,补偿后X进给轴时变误差可以减少61.2%,主轴径向时变误差可以减少42.3%,大幅度提高了机床的精度稳定性。 展开更多
关键词 数控机床 主轴 进给轴 时变误差 误差补偿
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不同进给速度对机床误差补偿效果影响的研究 被引量:1
3
作者 周群龙 刘焕牢 +1 位作者 张传景 王宇林 《航空制造技术》 北大核心 2025年第5期107-113,共7页
针对进给速度影响机床误差的现象,研究了数控机床在误差补偿下进给速度对补偿效果的影响。以数控机床X、Y工作平面为例,首先通过激光干涉仪测量X、Y两轴定位误差并进行补偿;其次控制机床X、Y两轴以不同进给速度联动进行圆轨迹运动,并使... 针对进给速度影响机床误差的现象,研究了数控机床在误差补偿下进给速度对补偿效果的影响。以数控机床X、Y工作平面为例,首先通过激光干涉仪测量X、Y两轴定位误差并进行补偿;其次控制机床X、Y两轴以不同进给速度联动进行圆轨迹运动,并使用球杆仪测量圆轨迹轮廓误差。结果表明,数控机床的轮廓误差随着进给速度的增大而增大,验证了轮廓误差与进给速度平方成正比关系。同时通过比较静止状态与不同进给速度下的误差补偿效果,发现后者补偿效果较差,仅将圆度误差降低了26.6%,说明进给速度严重影响了误差补偿效果。因此在对机床进行误差补偿时考虑进给速度的影响,更能反映机床实际误差,提高补偿效果,为机床综合误差建模提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 补偿效果 球杆仪 进给速度 机床误差补偿 轮廓误差
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SMART-CNC超精密数控曲面磨床综合误差补偿技术 被引量:4
4
作者 范晋伟 关佳亮 +4 位作者 王文超 周顺生 董广谱 岳中军 曹美宁 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第S1期12-16,共5页
为了能进一步提高数控磨床的磨削加工精度,运用多体系统运动学理论、神经网络方法和有限元分析 方法,分别对SMART-CNC超精密曲面数控磨床的空间几何误差、热变形误差以及力变形误差进行了建模和计 算,通过逆运动学迭代求解算法求解出可... 为了能进一步提高数控磨床的磨削加工精度,运用多体系统运动学理论、神经网络方法和有限元分析 方法,分别对SMART-CNC超精密曲面数控磨床的空间几何误差、热变形误差以及力变形误差进行了建模和计 算,通过逆运动学迭代求解算法求解出可消除磨床几何误差和载荷误差的精密加工数控指令值,通过神经网络 算法所控制的微位移夹具机构,消除了磨床热变形误差的影响.实验结果表明,综合运用上述误差补偿方法后, 将该磨床的磨削误差由原来的0.225 μm减小到0.045μm,取得了比较明显的综合补偿效果. 展开更多
关键词 误差 多体系统 数控机床
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基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法
5
作者 汤滨瑞 王四宝 +2 位作者 王浩 黄强 赵增亚 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第2期544-553,共10页
为解决现有热误差建模方法依靠经验选择温度测量点,导致模型稳健性差等问题,提出一种基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法。研究数控机床主轴轴向热误差对未变形切屑形貌的影响机制,建立考虑机床主轴轴向热误差的切削力模型,揭示... 为解决现有热误差建模方法依靠经验选择温度测量点,导致模型稳健性差等问题,提出一种基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法。研究数控机床主轴轴向热误差对未变形切屑形貌的影响机制,建立考虑机床主轴轴向热误差的切削力模型,揭示相同切削工艺参数下的热误差致切削力演变规律;分析机床主轴轴向热误差与切削力的关联关系,利用支持向量回归建立基于切削力的机床主轴轴向热误差模型。与传统热误差模型相比,基于切削力的热误差建模方法不需要大量的温度传感器和复杂的温度敏感点确定过程,而且不用考虑温度敏感点动态变化对模型稳健性的影响。通过不同环境和工况下的实验证明,模型预测精度达到90%以上,具有较强的预测能力与泛化能力,为机床轴向热误差在线辨识提供了新方法,同时为机床在线误差补偿以及在智能制造过程中提升零件质量提供了技术基础。 展开更多
关键词 热误差建模 切削力 支持向量回归 数控机床
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CNC机床伺服系统特性对轮廓误差的影响机理 被引量:8
6
作者 孙建仁 胡赤兵 黄建龙 《机床与液压》 北大核心 2009年第3期31-33,36,共4页
位置闭环控制的CNC机床在进行连续切削时,零件的轮廓精度与伺服驱动系统的稳态、动态特性有关。介绍了位置增益、跟随误差、轮廓误差,建立了位置闭环控制系统传递函数、跟随误差与轮廓误差数学模型,研究了直线和圆弧轮廓跟随误差与轮廓... 位置闭环控制的CNC机床在进行连续切削时,零件的轮廓精度与伺服驱动系统的稳态、动态特性有关。介绍了位置增益、跟随误差、轮廓误差,建立了位置闭环控制系统传递函数、跟随误差与轮廓误差数学模型,研究了直线和圆弧轮廓跟随误差与轮廓误差的关系,分析了CNC机床伺服系统特性对零件轮廓误差的影响机理,为提高零件轮廓的加工精度提供理论基础。 展开更多
关键词 cnc机床 伺服系统 跟随误差 轮廓误差
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CNC多轴联动的机床交叉耦合轮廓误差补偿技术 被引量:13
7
作者 张万军 张峰 +3 位作者 张景轩 张景怡 张景妍 张万良 《机床与液压》 北大核心 2019年第2期1-5,17,共6页
为了提高多轴联动CNC机床的加工精度,减小由机械传动及电气控制等因素造成的轮廓误差,针对多轴联动CNC机床伺服采用交叉耦合参数选择困难及稳定不强等问题,提出一种交叉耦合轮廓补偿的控制方法,建立交叉耦合轮廓误差补偿的模型,搭建了x... 为了提高多轴联动CNC机床的加工精度,减小由机械传动及电气控制等因素造成的轮廓误差,针对多轴联动CNC机床伺服采用交叉耦合参数选择困难及稳定不强等问题,提出一种交叉耦合轮廓补偿的控制方法,建立交叉耦合轮廓误差补偿的模型,搭建了x轴、y轴及z轴仿真实验平台。仿真实验结果表明:轮廓误差补偿的算法使用交叉耦合误差补偿算法进行控制,可以大大降低轮廓误差。 展开更多
关键词 cnc多轴联动的数控机床 轮廓误差 交叉耦合控制 轮廓误差补偿 运动控制
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一种基于自研装置的五轴RTCP误差检测及补偿方法
8
作者 邱明勇 杨赟 +1 位作者 陈阁 杜正春 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第5期44-48,共5页
五轴机床的旋转刀具中心点(rotational tool center point, RTCP)误差会极大地影响机床加工零件的精度,研究五轴机床的RTCP误差检测及补偿方法,对提升五轴机床的精度具有很重要的意义。为了解决现有的RTCP误差检测及补偿方法在精确性、... 五轴机床的旋转刀具中心点(rotational tool center point, RTCP)误差会极大地影响机床加工零件的精度,研究五轴机床的RTCP误差检测及补偿方法,对提升五轴机床的精度具有很重要的意义。为了解决现有的RTCP误差检测及补偿方法在精确性、经济性、测量效率方面的有效平衡问题,提出一种基于自研装置的RTCP检测方法,能快速、简单、高效地补偿五轴联动机床回转中心的位置误差和角度误差。试验结果表明,该方法显著提升机床各方向上的RTCP精度,最高接近90%,具有较强的适用性。 展开更多
关键词 数控系统 五轴机床 RTCP 精度检测 误差补偿
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粒子群优化随机森林机床热误差建模与补偿
9
作者 苏哲 郭世杰 +3 位作者 丁强强 唐术锋 邹云鹤 吕贺 《机床与液压》 北大核心 2025年第12期8-16,共9页
为了提高机床热误差预测精度,提出一种自适应粒子群(APSO)优化随机森林(RF)模型的机床直线轴热误差预测方法。采用浣熊优化算法(COA)对K-Means算法进行优化,并结合相关性分析筛选出温度敏感点;提出动态惯性权重与学习因子的线性调整策... 为了提高机床热误差预测精度,提出一种自适应粒子群(APSO)优化随机森林(RF)模型的机床直线轴热误差预测方法。采用浣熊优化算法(COA)对K-Means算法进行优化,并结合相关性分析筛选出温度敏感点;提出动态惯性权重与学习因子的线性调整策略来避免粒子群算法陷入局部最优解,构建了基于APSO-RF的直线轴热误差预测模型。为了验证模型的准确性与实用性,在VDL-600A型加工中心上以X轴为例进行热误差测量与建模验证,基于FANUC系统坐标原点偏移(EMZPS)功能结合自主搭建的热误差辅助补偿系统,实现了计算机与系统间的通信连接。结果表明:APSO-RF热误差模型的均方根误差相比PSO-SVM、RF及BP模型分别降低了18.3%、45.2%及47.2%,有效提高了建模精度。根据构建的模型与补偿系统功能模块,补偿后热误差最大值由71.15μm降至13.4μm,精度提升81.2%,所构建的热误差补偿方法可有效提高机床的加工精度及稳定性。 展开更多
关键词 数控机床 热误差补偿 自适应粒子群优化随机森林(APSO-RF)模型 浣熊优化算法(COA)
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数控车床主轴热误差完全自适应经验模态分解与小波阈值变换分离方法
10
作者 陈庚 丁强强 +2 位作者 苏哲 郭世杰 唐术锋 《航空制造技术》 北大核心 2025年第6期104-114,共11页
数控车床主轴热误差是影响车床加工精度的主要因素之一。为提高热误差测量准确度,降低测量技术要求,提出一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(ICEEMDAN)和经验小波变换(EWT)的车床热误差信息分离方法。首先,使用ICEEMDAN算法对原始... 数控车床主轴热误差是影响车床加工精度的主要因素之一。为提高热误差测量准确度,降低测量技术要求,提出一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(ICEEMDAN)和经验小波变换(EWT)的车床热误差信息分离方法。首先,使用ICEEMDAN算法对原始信号进行分解,将获得的低频模态分量重构后作为EWT算法的输入进行分解,使用离散系数评估EWT算法每次迭代的分解效果。其次,通过对一组仿真信号进行分解,验证该方法的准确性,与ICEEMDAN算法相比,ICEEMDAN-EWT算法的均方根误差(RMSE)降低了5.2%。最后,在CKA6 163A型车床上进行试验,使用五点法辨识热误差,将ICEEMDAN-EWT分离算法与傅里叶变换(FFT)算法进行对比。结果表明,与FFT算法相比,使用ICEEMDAN-EWT算法分离出的5项热变形信号与机床温度的Pearson相关性提高了3.8%,Spearman相关性提高了6.6%,准确度更高。 展开更多
关键词 数控车床 主轴 热误差 完全自适应噪声集合经验模态分解-经验小波变换(ICEEMDAN-EWT) 误差分离
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数控机床几何误差混合径向基函数参数化建模
11
作者 苏哲 郭世杰 +1 位作者 李帅 吕贺 《机电工程》 北大核心 2025年第2期339-350,共12页
针对数控机床几何误差参数化建模不够快速、准确的问题,提出了一种基于混合径向基函数插值(MRBFI)的几何误差参数化建模方法。首先,基于多体系统理论与齐次变换方法,建立了数控机床的综合误差模型;然后,根据测量辨识得到的机床几何误差... 针对数控机床几何误差参数化建模不够快速、准确的问题,提出了一种基于混合径向基函数插值(MRBFI)的几何误差参数化建模方法。首先,基于多体系统理论与齐次变换方法,建立了数控机床的综合误差模型;然后,根据测量辨识得到的机床几何误差项数据,构建了混合径向基函数插值方程,利用最小二乘法与水滴优化算法(WDO),对方程中的宽度系数以及权重系数进行了寻优,在WDO中加入了自适应步长调整,提高了迭代的速度与精度;最后,根据得到的最优解,建立了几何误差径向基函数的参数化模型,利用拟合优度量化了径向基函数插值拟合的精确性,将其应用于对数控机床的几何误差补偿,并比较了补偿前后的球杆仪圆轨迹,从而对结果进行了评估。研究结果表明:混合径向基函数插值拟合优于传统的正交多项式拟合,均方根误差与平均绝对误差较正交多项式拟合减少了52%和65%,误差补偿后圆轨迹圆度误差平均降低了45.2%。该方法可用于数控机床的几何误差补偿,其建模原理简单明了、模型精度高。 展开更多
关键词 数控机床几何误差补偿 参数化模型 混合径向基函数插值 几何误差补偿 水滴优化算法 自适应步长调整
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基于塔形工件的五轴数控机床旋转轴几何误差自标定辨识方法
12
作者 倪俊涛 项四通 +2 位作者 陈科鉴 张海南 杨建国 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期90-102,共13页
随着制造业精度要求的提高,五轴机床几何误差的高效辨识是实现精密加工的重要基础。提出一种基于塔形工件的自标定方法,能够同步辨识旋转轴(C轴)、线性轴及工件的几何误差。该方法通过设计五层阶梯状塔形工件,结合线性轴三维体积误差模... 随着制造业精度要求的提高,五轴机床几何误差的高效辨识是实现精密加工的重要基础。提出一种基于塔形工件的自标定方法,能够同步辨识旋转轴(C轴)、线性轴及工件的几何误差。该方法通过设计五层阶梯状塔形工件,结合线性轴三维体积误差模型,将线性轴误差离散表示于三维网格节点上,并利用多角度探测数据构建超定方程组,采用最小二乘法实现误差参数的高效估计。实验成功辨识了C轴的4项位置无关几何误差和6项位置相关几何误差,同时量化了线性轴与工件的几何误差。实验结果表明,该方法在重复装夹条件下对C轴误差辨识具有良好的稳定性,具备长期监测能力。为进一步验证其准确性,以盘形工件为对照开展误差对比实验,结果显示两者在误差辨识结果上的平均吻合度达到89.8%,验证了该方法的准确性。结合蒙特卡洛模拟进行不确定度分析,表明该方法在测量系统误差和环境扰动下仍具有良好的鲁棒性和可靠性。该方法无需依赖高端测量设备或复杂路径规划,支持工件重复装夹和自动化测量,具有操作简单、成本低、适应性强等优势,为五轴机床几何误差的高效辨识提供了实用可行的技术方案。 展开更多
关键词 五轴数控机床 旋转轴 几何误差 自标定 塔形工件
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基于双特征槽工件的旋转轴几何误差辨识
13
作者 张奥 项四通 杨建国 《光学精密工程》 北大核心 2025年第11期1750-1760,共11页
本文提出了一种基于双特征槽的五轴机床旋转轴位置相关几何误差的辨识方法。该方法通过在立方体工件上依次加工两种特征槽,并设计了4种测量模式,实现了旋转轴几何误差的高精度辨识。与现阶段主流特征工件相比,本文提出的特征工件对槽的... 本文提出了一种基于双特征槽的五轴机床旋转轴位置相关几何误差的辨识方法。该方法通过在立方体工件上依次加工两种特征槽,并设计了4种测量模式,实现了旋转轴几何误差的高精度辨识。与现阶段主流特征工件相比,本文提出的特征工件对槽的加工深度和长度无严格要求,只显著减少了材料去除量,同时最大限度地降低了切削力、热变形以及平动轴误差对测量结果的干扰。所提出的辨识模型可以有效放大角度误差的影响,从而降低了测量不确定度对辨识精度的影响,进一步提高了辨识结果的可靠性。最后,通过与T型块辨识方法的对比实验验证,位移误差辨识结果的最大偏差为2.7μm,角度误差辨识结果的最大偏差为-2.3″,两者辨识结果的平均吻合度达到93.6%,证实了本文方法的准确性。 展开更多
关键词 五轴机床 旋转轴 几何误差 误差辨识 特征工件 在机测量
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数控铣床主轴热误差Bi-LSTM预测建模
14
作者 马宏宇 尹志宏 +2 位作者 叶愈 南朋涛 朱升硕 《机床与液压》 北大核心 2025年第14期51-57,共7页
为探究数控铣床复杂热源导致的主轴温升与热误差之间的非线性映射关系,提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)的主轴热误差预测模型。以国产某型号精密数控铣床主轴单元为研究对象,采用激光位移传感器对主轴空转状态下的轴向热... 为探究数控铣床复杂热源导致的主轴温升与热误差之间的非线性映射关系,提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)的主轴热误差预测模型。以国产某型号精密数控铣床主轴单元为研究对象,采用激光位移传感器对主轴空转状态下的轴向热误差进行测量,借助温度传感器采集主轴关键温度测点的温度。采用萨维茨基-戈莱滤波器对主轴温升、热误差数据进行滤波降噪处理,使用手肘法确定最佳聚类数,利用模糊C均值聚类结合灰色关联度分析(FCM+GRA)方法完成温度敏感点的选取,避免温度测点之间多重共线性问题。最后,以主轴轴向热误差和温度敏感点温升数据为输入,建立主轴热误差Bi-LSTM预测模型,并基于平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、均方根误差(RMSE)和相关性系数R 2对模型的预测效果进行评估。结果表明:与LSTM(单向长短期记忆神经网络)、GRU(门控循环单元)和BPNN(反向传播神经网络)相比,Bi-LSTM预测模型的MAE分别降低了18.5%、21.8%、44.1%,RMSE分别降低了9.5%、20.2%、43.8%。因此,Bi-LSTM主轴热误差预测模型具有更高的鲁棒性和准确性。 展开更多
关键词 数控机床 主轴热误差 FCM+GRA算法 Bi-LSTM模型 热误差预测
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基于振动响应重构的电主轴径向回转误差测量
15
作者 阮佳豪 康为民 傅建中 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第4期842-852,869,共12页
现有测量电主轴径向回转误差的方法适用于低转速,无法实现加工过程的在线测量.开展机床电主轴振动响应与径向回转误差的内在机理研究,揭示电主轴振动重构在线测量径向回转误差机制,提出电主轴在高速转动下通过振动信号获取在线测量径向... 现有测量电主轴径向回转误差的方法适用于低转速,无法实现加工过程的在线测量.开展机床电主轴振动响应与径向回转误差的内在机理研究,揭示电主轴振动重构在线测量径向回转误差机制,提出电主轴在高速转动下通过振动信号获取在线测量径向回转误差的新方法.应用模态扩展方程,基于电主轴机壳上采集的振动信号,重构芯轴的振动响应.在重构过程中,利用有限元仿真实现电主轴模态振型初步提取,采用模态振型实验校正电主轴模态振型,建立芯轴振动响应与电主轴径向回转误差的数学模型,实现电主轴径向回转误差的求解.对比实验结果表明,相比主轴径向误差测量的三点法,所提方法在主轴转速低于10000 r/min时,误差不超过6.49%.所提方法为实现数控机床加工过程中电主轴径向回转误差在线测量提供了技术路径. 展开更多
关键词 数控机床 电主轴 径向回转误差 振动响应重构 模态扩展
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数控机床的金属切削加工尺寸精度控制研究 被引量:1
16
作者 覃运珍 《农机使用与维修》 2025年第6期102-104,共3页
随着我国制造业进一步向智能化、精密化纵深发展,数控机床作为现代机械加工的核心装备,其加工制造质量直接影响装备制造业的整体水平。金属切削加工作为数控机床的主要加工方式,需在生产制造过程中持续探索提高加工精度的有效手段。该... 随着我国制造业进一步向智能化、精密化纵深发展,数控机床作为现代机械加工的核心装备,其加工制造质量直接影响装备制造业的整体水平。金属切削加工作为数控机床的主要加工方式,需在生产制造过程中持续探索提高加工精度的有效手段。该文以数控机床的金属切削加工尺寸精度控制研究为基础,深入剖析影响加工尺寸精度的关键因素,并提出了基于多因素影响的尺寸精度控制策略。研究结果,为数控机床金属切削加工尺寸精度控制提供了理论依据和技术支持,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 数控机床 金属切削 尺寸精度 误差补偿 控制策略
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伺服控制系统精度调整及数控加工质量优化 被引量:1
17
作者 朱静 《农机使用与维修》 2025年第4期84-86,共3页
在机械制造技术的快速发展下,数控机床的普及率得到快速提升,其高效、高精度的加工制造优势得到机械制造行业的高度认可。伺服控制系统作为数控机床的重要组成部分,伺服控制的精度和误差补偿能力直接影响数控机床的加工质量。该文重点... 在机械制造技术的快速发展下,数控机床的普及率得到快速提升,其高效、高精度的加工制造优势得到机械制造行业的高度认可。伺服控制系统作为数控机床的重要组成部分,伺服控制的精度和误差补偿能力直接影响数控机床的加工质量。该文重点分析伺服控制系统精度调整的有效方式及常用技术方案,并对数控制造加工质量优化和伺服控制质量提升进行了分析,旨在有效促进数控制造业的发展。 展开更多
关键词 数控机床 伺服控制 系统误差 加工精度
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采用比例积分滑模控制的数控机床进给系统误差仿真研究
18
作者 吴金文 周珣 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第3期448-453,共6页
为了提高数控机床进给系统控制系统的抗干扰能力,降低运动轨迹跟踪误差,设计了滑模控制-比例积分(SMC-PI)控制方法,并对进给系统运动位移、速度和加速度进行了仿真。给出了数控机床进给系统简图,并介绍了其工作原理。将滑模控制系统与... 为了提高数控机床进给系统控制系统的抗干扰能力,降低运动轨迹跟踪误差,设计了滑模控制-比例积分(SMC-PI)控制方法,并对进给系统运动位移、速度和加速度进行了仿真。给出了数控机床进给系统简图,并介绍了其工作原理。将滑模控制系统与比例积分微分(PID)控制系统进行结合,设计出数控机床进给系统SMC-PI控制方法。用李雅普诺夫函数对SMC-PI控制系统的稳定性进行证明,使数控机床进给系统控制系统具有更好的抗干扰能力。以不同外界环境为例,利用Matlab软件对进给系统运动位移、速度和加速度进行仿真。结果显示,在无干扰外界环境中,基于传统PID控制和SMC-PI控制方法,机床进给系统运动位移、速度和加速度跟踪误差相差不大。在有干扰外界环境中,基于SMC-PI控制方法明显优于传统PID控制方法,机床进给系统运动位移、速度和加速度跟踪误差较小。基于SMC-PI控制方法,能够提高数控机床进给系统运动轨迹跟踪精度,具有抗干扰能力。 展开更多
关键词 数控机床 进给系统 滑模控制 PID控制 误差 仿真
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基于双频激光干涉仪的数控机床几何误差高效辨识方法
19
作者 王卉军 刘虎 黄晶 《激光杂志》 北大核心 2025年第5期217-222,共6页
在数控机床的生产、组装和使用过程中,几何误差的存在是不可避免的。传统的几何误差辨识方法不仅时效性差,而且误差较大,这严重影响了机床操作台器件的生产加工质量和效率。为了解决这一问题,提出了一种基于双频激光干涉仪的数控机床几... 在数控机床的生产、组装和使用过程中,几何误差的存在是不可避免的。传统的几何误差辨识方法不仅时效性差,而且误差较大,这严重影响了机床操作台器件的生产加工质量和效率。为了解决这一问题,提出了一种基于双频激光干涉仪的数控机床几何误差高效辨识方法。该方法首先应用双频激光干涉仪采集机床表面信息,并借助多普勒效应和积分函数对加工器件表面进行精确测量。然后,根据数控机床的结构和工作原理,分析其在运动过程中产生的几何误差分量。最后,通过应用九线法和齐次变换法对采集到的数据进行分析,从而精准地辨识出机床的几何误差。实验结果表明,该方法在辨识数控机床几何误差方面具有高精度和良好的稳定性。 展开更多
关键词 双频激光干涉仪 线性度误差 垂直度误差 数控机床 九线法
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数字孪生下基于CS-MFAC的数控机床热误差自适应预测方法
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作者 杜柳青 吕发良 余永维 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第7期2402-2411,共10页
基于现代控制理论的热误差机理建模或者辨识建模的方法在理论基础和实际应用上都面临着瓶颈,将布谷鸟算法(CS)与无模型自适应控制(MFAC)相结合,提出一种数字孪生架构下基于数据驱动的全局动态自适应预测方法,即热误差CS-MFAC预测方法。... 基于现代控制理论的热误差机理建模或者辨识建模的方法在理论基础和实际应用上都面临着瓶颈,将布谷鸟算法(CS)与无模型自适应控制(MFAC)相结合,提出一种数字孪生架构下基于数据驱动的全局动态自适应预测方法,即热误差CS-MFAC预测方法。首先,提出数控机床热误差数字孪生架构,实现热误差状态及工况大数据的可视化及实时更新、映射;然后提出基于数据驱动的MFAC预测方法,利用紧格式线性化方法把非线性时变热误差系统转化为由伪梯度向量描述的线性系统,仅用孪生系统I/O数据实现热误差的自适应预测;进一步提出基于CS的参数全局优化算法,实现孪生数据驱动下的预测参数动态优化,大幅提高在不同工况下热误差预测的准确性和鲁棒性。在XK-L540型数控铣床上进行的实验表明,在未建模工况条件下,CS-MFAC预测方法与传统模型、MFAC方法相比,最大残差分别降低了58.82%~91.73%和67.46%~96.55%,从而验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 数控机床 热误差 数字孪生 无模型自适应控制 布谷鸟算法
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