機(jī)床幾何誤差補(bǔ)償技術(shù)之單項(xiàng)誤差合成補(bǔ)償法
發(fā)布者:銳峰五金機(jī)械 發(fā)布時(shí)間:2019/4/18 18:15:17
針對(duì)誤差的不同類型,實(shí)施誤差補(bǔ)償可分為兩大類。隨機(jī)誤差補(bǔ)償要求“在線測(cè)量”,把誤差檢測(cè)裝置直接安裝在機(jī)床上,在機(jī)床工作的同時(shí),實(shí)時(shí)地測(cè)出相應(yīng)
位置的誤差值,用此誤差值實(shí)時(shí)的對(duì)加工指令進(jìn)行修正。隨機(jī)誤差補(bǔ)償對(duì)機(jī)床的誤差性質(zhì)沒(méi)有要求,能夠同時(shí)對(duì)機(jī)床的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。但需要一整套完整的高精度測(cè)量裝置和其它相關(guān)的
設(shè)備,成本太高,經(jīng)濟(jì)效益不好。迄今為止,國(guó)內(nèi)外對(duì)系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償方法有很多,這里主要介紹最常見(jiàn)的單項(xiàng)誤差合成補(bǔ)償法。
這種補(bǔ)償方法是以誤差合成公式為理論依據(jù),首先通過(guò)直接測(cè)量法測(cè)得機(jī)床的各項(xiàng)單項(xiàng)原始誤差值,由誤差合成公式 計(jì)算 補(bǔ)償點(diǎn)的誤差分量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床 的誤差補(bǔ)償。對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行位置誤差測(cè)量的當(dāng)屬Leete, 運(yùn)用三角幾何關(guān)系,推導(dǎo)出了機(jī)床各坐標(biāo)軸誤差的表示方法,沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)角的影響。較早進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)膽?yīng)是Hocken教授,針對(duì)型號(hào)Moore 5 -Z(1)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),在16小時(shí)內(nèi),測(cè)量了工作空間內(nèi)大量的點(diǎn)的誤差,在此過(guò)程中考慮了溫度的影響,并用最小二乘法對(duì)誤差模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。
由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)直接從激光干涉儀獲得,考慮了角度和直線度誤差的影響,獲得比較滿意的結(jié)果。1985年G. Zhang成功的對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行了誤差補(bǔ) 償。測(cè)量了工作臺(tái)平面度誤差,除在工作臺(tái)邊緣數(shù)值稍大,其它不超過(guò)1μm,驗(yàn)證了剛體假設(shè)的可靠性。使用激光干涉儀和水平儀測(cè)量得的21項(xiàng)誤差,通過(guò)線性坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差合成,并實(shí)施了誤差補(bǔ) 償。X-Y平面上測(cè)量試驗(yàn)表明,補(bǔ)償前,在所有測(cè)量點(diǎn)中誤差值大于20μm的點(diǎn)占20%,在補(bǔ)償后,不超過(guò)20%的點(diǎn)的誤差大于2μm,證明精度提高了近10倍。
除了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差補(bǔ)償以外,數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)难芯恳踩〉昧艘欢ǖ某晒?。?977年Schultschik教授運(yùn)用矢量圖的方法,分析了機(jī)床各部件誤差及其對(duì)幾 何精度的影響,奠定了機(jī)床幾何誤差進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。FerrEira和其合作者也對(duì)該方法進(jìn)行了研究,得出了機(jī)床幾何誤差的通用模型,對(duì)單項(xiàng)誤差合成補(bǔ)償法作出了貢獻(xiàn)。
J.Ni et al更進(jìn)一步將該方法運(yùn)用于在線的誤差補(bǔ)償,獲得了比較理想的結(jié)果。Chen et al建立了32項(xiàng)誤差模型,其中多余的11項(xiàng)是有關(guān)溫度和機(jī)床原點(diǎn)誤差參數(shù) ,對(duì)臥式加工中心的補(bǔ)償試驗(yàn)表明,精度提高10倍。Eung-Suk Lea et al幾乎使用了同G. Zhang一樣的測(cè)量方法,對(duì)三坐標(biāo)Bridge port銑床21項(xiàng)誤差進(jìn)行了測(cè)量,運(yùn)用誤差合成法得出了誤差模型,補(bǔ)償 后的結(jié)果分別用激光干涉儀和Renishaw的DBB系統(tǒng)進(jìn)行了檢驗(yàn),證明機(jī)床精度得以提升。
這種補(bǔ)償方法是以誤差合成公式為理論依據(jù),首先通過(guò)直接測(cè)量法測(cè)得機(jī)床的各項(xiàng)單項(xiàng)原始誤差值,由誤差合成公式 計(jì)算 補(bǔ)償點(diǎn)的誤差分量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床 的誤差補(bǔ)償。對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行位置誤差測(cè)量的當(dāng)屬Leete, 運(yùn)用三角幾何關(guān)系,推導(dǎo)出了機(jī)床各坐標(biāo)軸誤差的表示方法,沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)角的影響。較早進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)膽?yīng)是Hocken教授,針對(duì)型號(hào)Moore 5 -Z(1)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),在16小時(shí)內(nèi),測(cè)量了工作空間內(nèi)大量的點(diǎn)的誤差,在此過(guò)程中考慮了溫度的影響,并用最小二乘法對(duì)誤差模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。
由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)直接從激光干涉儀獲得,考慮了角度和直線度誤差的影響,獲得比較滿意的結(jié)果。1985年G. Zhang成功的對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行了誤差補(bǔ) 償。測(cè)量了工作臺(tái)平面度誤差,除在工作臺(tái)邊緣數(shù)值稍大,其它不超過(guò)1μm,驗(yàn)證了剛體假設(shè)的可靠性。使用激光干涉儀和水平儀測(cè)量得的21項(xiàng)誤差,通過(guò)線性坐標(biāo)變換進(jìn)行誤差合成,并實(shí)施了誤差補(bǔ) 償。X-Y平面上測(cè)量試驗(yàn)表明,補(bǔ)償前,在所有測(cè)量點(diǎn)中誤差值大于20μm的點(diǎn)占20%,在補(bǔ)償后,不超過(guò)20%的點(diǎn)的誤差大于2μm,證明精度提高了近10倍。
除了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差補(bǔ)償以外,數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)难芯恳踩〉昧艘欢ǖ某晒?。?977年Schultschik教授運(yùn)用矢量圖的方法,分析了機(jī)床各部件誤差及其對(duì)幾 何精度的影響,奠定了機(jī)床幾何誤差進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。FerrEira和其合作者也對(duì)該方法進(jìn)行了研究,得出了機(jī)床幾何誤差的通用模型,對(duì)單項(xiàng)誤差合成補(bǔ)償法作出了貢獻(xiàn)。
J.Ni et al更進(jìn)一步將該方法運(yùn)用于在線的誤差補(bǔ)償,獲得了比較理想的結(jié)果。Chen et al建立了32項(xiàng)誤差模型,其中多余的11項(xiàng)是有關(guān)溫度和機(jī)床原點(diǎn)誤差參數(shù) ,對(duì)臥式加工中心的補(bǔ)償試驗(yàn)表明,精度提高10倍。Eung-Suk Lea et al幾乎使用了同G. Zhang一樣的測(cè)量方法,對(duì)三坐標(biāo)Bridge port銑床21項(xiàng)誤差進(jìn)行了測(cè)量,運(yùn)用誤差合成法得出了誤差模型,補(bǔ)償 后的結(jié)果分別用激光干涉儀和Renishaw的DBB系統(tǒng)進(jìn)行了檢驗(yàn),證明機(jī)床精度得以提升。
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