数控加工误差主动补偿方法
第16卷第9期计算机集成制造系统
Vol.16No.92010年9月
Computer Integrated Manufacturing Systems
Sep.2010
文章编号:1006-5911(2010)09-1902-06
收稿日期:2009-11-17;修订日期:2010-02-26。Received 17Nov.2009;accepted 26Feb.2010.
基金项目:总装备部预研基金资助项目(51318020202)。Fou nda tion item:Project supported by the Gen eral Arm am ent Department Pre -research
Foundation,China(No.51318020202).
数控加工误差主动补偿方法
周 静1,陈蔚芳1,曲绍朋2
(1.南京航空航天大学机电学院,江苏 南京 210016;2.北京航空精密机械研究所,北京 100076)摘 要:为提高零件的加工精度,提出了基于公差的局部误差补偿法,并通过修正数控程序主动补偿加工误差。分析零件加工表面误差的特点,根据实际公差要求找出超出公差范围的变形关键区域,修正其切削深度以实现误差的局部补偿。得到刀位控制点修正的切深后,重新规划带有误差补偿值的刀具轨迹。结合实际加工精度确定走刀步距和行距,经过后置处理生成零件修正的数控代码。通过实例验证了上述方法的可行性。
关键词:误差补偿;数控编程;数控加工;薄壁零件中图分类号:T H 164 文献标志码:A
Active error compensation methods for numerical control machining
ZH O U J ing 1,CH EN Wei -f ang 1,Q U Shao -p eng 2
(1.Colleg e o f M echanical &Electr ical Eng ineer ing,Nanjing U niv er sity of A eronautics &A stro nautics,
N anjing 210016,China;
2.China P recision Engineering Inst itute for Aircraft Industr y,Beijing 100076,China)
Abstract:T o improv e machining accuracy of w orkpieces,a local er ror compensation method based on to ler ance w as pr oposed.A nd the machining erro rs w ere compensated act ively by mo dif ying Numerical Contro l(NC)codes.Err or values of parts surface wer e analyzed,and acco rding to to lerance r equirements,the cr itical deflectio n areas beyond tolerance r ang e wer e obtained,and actual cutt ing depth of t he ar eas w as amended to com pensat e local err or s.T o ol path w ith err or compensated v alues w as re -planned when actually modified cutting depth w as decided.A nd then step and ro w spacing w ere determ ined accor ding to actual machining accur acy.By post -pro cessing ,modified N C codes wer e achiev ed for wo rkpiece machining.A n ex ample w as used to demo nstr ate the feasibility of this approach.Key words:er ro r compensation;numer ical co nt rol prog ramming ;numerical co nt ro l machining ;t hin -w alled par ts
0 引言
数控加工过程通常分为离线零件编程(加工前)、在线加工与监控(加工中)和检验处理(加工后)
三个阶段。目前,对数控加工质量保证的研究主要侧重于中后期两个阶段[1]
。对于零件加工质量的保证,其主要矛盾是加工过程中的工件由于切削力、夹紧力、切削热和残余应力而产生了变形,薄壁件加工因刚度低,加工变形现象则更为显著。为了加工出合格的薄壁零件,可以在数字控制(Num er ical Co n -trol,NC)加工的前期阶段采取相应的措施控制工
件的变形,如通过修正NC 程序克服薄壁件对基于零件理想几何形状所生成的数控刀具轨迹代码的有效性的限制等。在对薄壁件进行误差主动补偿之前,应充分分析加工变形预测量,采取合理的补偿方法,以达到有效改进加工质量的目的。
目前,国内外有关误差补偿技术的研究成果很多,也存在一些不足。DE p PINCE p P 等人针对刀具加工时受力变形引起工件加工误差的问题,提出考虑公差的镜像补偿法[2];KRIS M Y L 等人研究了
第9期周 静等:数控加工误差主动补偿方法
基于刀杆变形的腔槽加工过程的误差补偿方法[3]
,但该模型没考虑工件变形,不适合薄壁件加工;Ratchev S 在对薄壁件加工变形预测的基础上,通过修正单个方向的刀具路径来补偿加工变形[4-5]
;胡韦化提出利用变形等值线偏移铣削路径,来补偿薄壁件腹板加工变形的工艺方法[6];楼文明根据变形轮廓线的不同和变形程度来修正铣削参数,实现加工变形的补偿[7]
;李益锋针对薄壁矩形板零件,提出了通过刀心位置偏置和刀具轴线偏摆同时控制X ,Z 两轴向变形的策略[8]。以上文献提出的加工策略都是针对工件的变形进行的全局误差补偿,对整体变形曲线曲面进行统一处理,而实际加工时,可以通过分析得到关键变形区,从而对其进行选择性的误差补偿,在满足加工精度的同时提高数控加工效率。能产生优质高效加工结果的优化刀轨,不可能由一种统一的算法得到。因此,本文在分析薄壁件变形规律的基础上,提出了结合实际公差要求的局部误差补偿法,并在Visual Basic 6.0环境下开发出了基于公差的局部误差补偿和全局优化补偿相结合的数控程序自动生成系统,此系统能够自动生成具有误差补偿功能的数控加工程序。
1 误差主动补偿机理的研究
生成具有误差补偿功能的数控程序,其核心就是根据加工变形值的大小,在数控编程时让刀具在原有走刀轨迹中按变形程度附加补偿值,来补偿变形引起的加工误差,然后根据不同的变形情况判断切削深度是否合理,在此基础上修正切深。111 镜像对称补偿法
切削力对薄壁零件引起的工件变形较大,变形回弹较严重,致使加工后的实际表面偏离理论表面,形成加工误差,如图1
所示。
为减小实际表面和理论表面之间的误差,依据产生误差的大小,将刀具偏移理论轨迹一个距
离,即可减少误差[9]。具体补偿时,刀具偏移量采用镜像对称法得到,假如加工变形的大小为D ,将
刀具沿此变形的反方向偏移D 距离,图2以一端固
定、一端铰支的悬臂梁为例,阐明了加工变形误差
的补偿思路。图中假设x d 为刀具轨迹上某点的理想刀位,由于工件受力变形,实际加工点位置变为x a ,此时刀具就应反向偏置x d 与x a 的差值D (x d ),调整刀位到x c 的位置。根据离线补偿原理,只要能够准确预测加工变形的大小,通过修正各个刀位点处的数控加工代码,就可以有效消除工件变形引起的加工误差。
具体进行误差补偿处理的算法如下:
(1)在名义刀具轨迹上取n 个关键控制点P i (i =1,2,,,n)。n 根据加工精度确定,精度高则取较大的n 值。控制点的密度根据轨迹上的变形程度确定,刚度差的地方变形较大,取较密的控制点。
(2)根据实测值或仿真结果,得到各P i 处的变形量D i 。
(3)按实际加工要求确定补偿量u i 。通常采取两种方式确定:1采用镜像补偿法,把变形实测值或仿真变形值直接取作实际补偿量;o采用优化补偿方式
[10]
,根据仿真优化补偿量(结合柔性力学模型
多次迭代产生[11-12])得到实际优化补偿量u i ,
L i =
L c i
D c i
#D i 。(1)
式中:D i 为第i 个工位的实际变形测量值,D c i 为第i 个工位的仿真变形量,u c i 为第i 个工位的仿真优化
补偿量。
(4)按式(2)计算修正后各控制点P c i 的位置:
P c i =P i +u i 。
(2)
(5)将所有控制点P c i (i =1,2,,,n)进行插值
计算,得到修正后的刀具轨迹。
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计算机集成制造系统第16卷
112 基于公差的局部误差补偿法
实际加工中,如果对任意位置都进行误差补偿,则会降低加工效率。实际的加工表面往往因变形而最终变为曲面(如图3),但是只要误差落于公差带T d 范围内,此零件即可满足尺寸要求。因此在误差补偿时,可以按公差要求进行。本文提出了基于公差的局部误差补偿法,由于加工零件时,表面轮廓线均是渐变过程,可选取加工后工件表面上的关键点进行刀具轨迹的修正(如图3),找出变形超差的边界点Q 0,Q 1,然后修正超差部分(Q 0-Q 1)刀位的实际切深,以补偿变形,
使其满足公差要求。
具体实现过程如下:
(1)确定变形的关键区域 设加工面的变形公差带宽为T d ,根据实测或仿真所得的关键控制点的变形值拟合变形分布图,则变形量u 超出公差范围的刀位点即为变形关键点,一系列变形关键点构成变形关键区域。没有超差的部分命名为原始加工区域,对其保持名义切深。
(2)修改变形关键区域的切深 根据前面得到的关键区域分离出变形量,结合111节的方法确定对应的补偿量,然后修正关键区域的实际切削深度。
(3)修改刀位文件 对于直线加工,原始加工区域仍通过一条G 指令完成,而关键区域由于采用修正的切深,实际加工时按曲线加工进行。为实现刀轨的光顺,在不同区域的相接处采用圆弧连接,如图3b 所示,在变形关键区域上找出离边界点Q 1最近的关键控制点P j ,按补偿原理确定P j 点修正后的实际刀位P c j ,然后在原始加工区域
上确定刀位连接点P jj ,使其与P c j 构成的圆弧加
工段相切于原始区域的直线加工段,从而使不同区域的相接尽量平缓过渡,减小因切深突变带来的加工误差。曲线曲面加工根据修正后各区域的实际切深,按照走刀顺序重新拟合刀位控制点,形成新的刀具轨迹。
2 系统功能与模块分析
本系统的主要功能是根据输入的变形数据得到具有补偿功能的数控加工程序。采用薄壁件的补偿方法,结合实际的公差要求,得到修正的切削深度,从改进加工程序的角度,提高薄壁件的加工精度。系统的设计流程如图4所示。
211 输入选择模块
(1)变形数据输入
加工表面控制点数据可以通过打开文件的方式输入,也可以手工输入,对各数值可以方便地进行删除、复制等操作。其中输入的数据值分为三类:实测值(工件的实际变形测量值)、仿真值(仿真得到的工件变形量)、优化值(仿真优化补偿量)。
(2)补偿方式选择
本系统在误差补偿处理上实现了全局补偿和局部补偿两种补偿功能。若选全局补偿方式,则对输入值直接按照上述镜像对称补偿法进行修正,达到补偿效果;若选择局部补偿方式,则按112节的局部误差补偿法先对误差进行评定,再作补偿处理。
(3)插值方式的选择
在直线和圆弧加工时,设置了两种曲线插值方式:参数样条插值和B 样条插值。基本算法是先根据输入的型值点(关键变形控制点)反算控制顶点,反算问题归结为一组线性方程组的求解,外加两个适当的端点条件,求出唯一解,即得到所需的控制顶点。反算过程中出现的对角方程组可以用追赶法求解,然后通过设计一个通用子过程来实现。得到控制顶点后构造样条曲线,正算曲线上的节点,然后对参数进行等间隔插值,采用差分运算使计算可以高速进行。在平面加工(误差补
1904
第9期周 静等:数控加工误差主动补偿方法偿处理后实际变成曲面的加工)时采用双三次B 样条插值方式对给定型值点进行拟合,精确地逼近曲面[13-14]。采用等参数线法生成刀具轨迹,以曲面的平坦度为依据确定最优走刀方向[15]
,根据
工件所需加工精度的要求,确定数控加工时的走
刀步距和行距
[16]
。
212 输出模块
结果输出模块主要分为两块:1计算和处理文件中的数据后,进行图形化显示,以便直观方便地观察变形和补偿结果,具体的图形显示有各类输入值的变形图、变形拟合图、拟合变形补偿图等;o改进的NC 代码的生成及输出,可分别实现G 代码和H EIDEN H AIN 代码的生成,以适应不同机床的程序调用和加工。
3 系统实现
根据本文提出的方法,在Visual Basic 610环境下,开发了数控加工误差主动补偿程序生成系统。该系统根据输入的变形值,生成具有误差补偿功能的NC 加工程序。
首先,输入加工工件上选定的控制点的变形值,其变形值的类型由用户自主选择(最后生成的修正的NC 代码以输入值为依据)。在对数控加工进行几何建模时,主要采用B 样条曲线、双三次B 样条曲面拟合这些控制点。然后,对输入的变形补偿值进行图形化显示,利用VB 的Pictur ebox 控件清晰直观地显示直线、圆弧、平面加工时的误差分布图和补偿图。最后,设置加工工艺参数,计算补偿后的实际刀位,生成修正的NC 代码,最终将生成的NC 代码以tx t 格式文件输出。
以精加工一段圆弧为例,使用本文开发的系统读入该加工圆周表面上控制点的变形值,经系统误差补偿处理后,生成具有误差补偿功能的加工程序。图5
所示为系统运行的主界面。
系统在误差补偿处理之前,需要进行变形控制点的曲线拟合。图6为全局补偿与局部补偿方式下的拟合变形补偿图,图6a 采用镜像对称法对误差进行全局补偿,图6b 是基于公差的局部误差补偿。从图中可以清晰看出,系统只对超出公差带范围的误
差进行了补偿。
系统在误差补偿处理后,还需进行后置处理,生成机床实际加工所需的NC 代码。NC 代码的生成是建立在变形补偿的基础上,根据具体的补偿方法得到修正的刀轨,再结合实际的加工精度确定走刀步长,最后生成修正的NC 代码。如果采用局部补偿方式,则后置处理不再对全局作微小段直线插补,而是根据实际的误差情况,对没有超差的部分直接进行圆弧插补,NC 代码段数有所减少。
4 实例
为验证本文提出的薄壁件基于公差的局部误差补偿法以及相应数控编程系统的可行性,现以大视场镜座零件加工试验为例进行分析。试验将分别依据名义NC 程序和本系统生成的NC 程序进行加工,对两者的试验误差数据进行对比分析。在瑞士M ikr onU CP -710五坐标加工中心上对大视场镜座零件(如图7)进行试验加工,实际加工环境如图8所示。对其孔底平面1进行加工,研究其关键变形(法向变形),公差要求为0m m ~0101m m;该工件的材料为ZL114A,刀具采用硬质合金
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计算机集成制造系统第16卷
刀,直径为2411mm ;刀具转速n =1200r/m in,进给量f =0106m m/r,初始名义切深a p =011m m,铣削宽度a e =2125mm 。从加工表面上刚度最好的位置开始切入,即从起始点(如图7)开始按顺时针方向铣削,采用顺铣加工。加工后,在已加工表面上选取22个测点,按刚度情况分布其疏密度,如图9所示,测量这22
个点的误差值。
使用本文开发的系统进行误差补偿处理,输入误差值,选择局部误差补偿方式,得到修正的NC 加工程序。根据修正的NC 程序在相同环境下加工此零件,把加工误差结果与补偿前的误差相比较。补偿结果如图10
所示。
补偿之前的最大误差为010325mm ,补偿后的最大误差控制在0mm ~0101mm 范围内,满足了尺寸公差要求。对比分析试验结果,本文提出的基于公差的局部误差补偿法,能显著减小加工误差。此方法在通过减少NC 代码段数,提高数控加工效率的同时,保证了误差补偿的精度。
5 结束语
本文针对薄壁件加工变形问题,在分析误差补偿机理的基础上,提出了基于公差的局部误差补偿法,开发了数控加工误差主动补偿程序的自动生成系统,从修正加工程序的角度提高了薄壁件的加工精度。薄壁件装夹变形也是引起加工误差的主要原因之一,如何进行有效地装夹误差补偿,目前仍是一大难点,也是笔者下一步研究的重点。参考文献:
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作者简介:
周静(1986-),女,江苏常州人,硕士研究生,研究方向:数控技术,E-mail:zh ou jing_fengzi@https://www.sodocs.net/doc/889700566.html,;
陈蔚芳(1966-),女,江苏无锡人,教授,博士,研究方向:C IM S、数控技术、CAD/CAE/CAM等;
曲绍朋(1980-),男,山东招远人,工程师,硕士,研究方向:精密制造技术。
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GPS主要误差源及补偿方法
GPS主要误差源及补偿方法 学院：电子信息工程 专业年级：自动化1306 :熊宇豪 学号：13212054 时间：2016年04月11日 小组：熊峰、熊宇豪、张丹 GPS主要误差源及补偿方法 摘要 GPS测量误差按其生产源可分3大部分：与卫星有关的误差，包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差；与信号传播有关的误差，包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差；与接收机有关的误差，主要包括接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。 关键词：GPS,误差源。 一、G PS观测中的误差分类 1）与卫星有关的误差：卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差； 2）与信号传播有关的误差：电离层折射误差、对流层折射误差、多路径效应误差； 3）与接收机有关的误差：接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。 另外在进行高精度GPS测量定位时（进行地球动力学等方面的研究），通常还应该考虑与地球整体运动有关的误差，如地球自转和地球潮汐的影响等。按误差的性质进行区分，上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。例如，卫星星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差，而多路径效应误差等是属于偶然误差。其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的大小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多,所以说系统误差应该是进行GPS 测量定位时的主要误差源。 二、消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施
1. 建立误差改正模型对观测值进行改正，误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模型。理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析，并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究，并经过拟合而建立起来的误差改正模型。而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。 2. 选择较好的硬件和良好的观测条件，在GPS测量定位中，有的误差是无法利用误差改正模型进行改正的。例如，多路径效应误差的影响是比较复杂的，这与观测站周围的环境有很大的关系。要削弱多路径效应误差的影响，一是选择功能完善的接收机天线：二是在选择GPS点位时远离信号源和反射物。 3. 利用同步观测的方法，并对相应的同步观测值求差分，研究和分析误差对观测值或平差结果的影响情况，制定合理的观测方案和采取有效的数据处理方法。通过对相应的观测值求差分来消除或削弱一些误差的影响。 4. 引入相应的参数，在GPS测量定位中。将某些参数设为未知参数，而将卫星提供的参数值作为未知参数的初始值。在数据处理中与其他未知参数一起进行解算，从而达到削弱误差的影响，提高测量定位结果精度的目的。 三、各种误差对导航和测量定位的影响以及消除措施 3.1与卫星有关的误差 与卫星有关的误差包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差。 3.1.1卫星时钟误差 1. 卫星时钟误差通常是指卫星时钟的时间读数与GPS标准时间之间的偏差。虽然在每颗GPS 卫星上都装备有原子钟（艳原子钟和钏原子钟），但是随着时间的积累，这些原子钟与GPS标准时间也会有难以避免的偏差和漂移。通常卫星时钟的偏差总量约在1ms以内（该项误差通常也称为物理同步误差），由此产生的等效距离误差可达300km左右。对于卫星时钟的这种偏差，GPS系统是利用地而监控系统对卫星时钟运行状态进行连续的监测而精确确定的，并以二阶多项式的形式予以表示，A/ = % 3（f）+。心f）：+ [y（'）d%o为to时刻卫星的钟差、ai为切时刻钟速，az为钟速的变化率，这些参数是由地而监控系统的主控站测定，并通过卫星的导航电文提供给用户使用。计算卫星时钟读数的改正数并加以改正，改正后通常能保证卫星时钟与GPS标准时间的同步误差在20ns 以内（该项误差通常也称为数学同步误差），由此产生的等效距离误差不会超过6m。要想进一步削弱卫星时钟残差对测量定位的影响，可以在不同的观测站上对同一颗卫星进行同步观测，并将相应
数控车床丝杠螺距误差的补偿
项目数控车床丝杠螺距误差的补偿 一、工作任务及目标 1．本项目的学习任务 （1）学习数控车床丝杠螺距误差的测量和计算方法； （2）学习数控车床螺距误差参数的设置方法。 2．通过此项目的学习要达到以下目标 （1）了解螺距误差补偿的必要性； （2）掌握螺距误差补偿的测量和计算方法； （3）能够正确设置螺距误差参数。 二、相关知识 滚珠丝杠螺母机构 数控机床进给传动装置一般是由电机通过联轴器带动滚珠丝杆旋转，由滚珠丝杆螺母机构将回转运动转换为直线运动。 1、滚珠丝杠螺母机构的结构 滚珠丝杠螺母机构的工作原理见图1；在丝杠1 和螺母 4 上各加工有圆弧形螺旋槽，将它们套装起来变成螺旋形滚道，在滚道内装满滚珠2。当丝杠相对螺母旋转时，丝杠的旋转面经滚珠推动螺母轴向移动，同时滚珠沿螺旋形滚道滚动，使丝杠和螺母之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦。螺母螺旋槽的两端用回珠管 3 连接起来，使滚珠能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路。
2、进给传动误差 螺距误差：丝杠导程的实际值与理论值的偏差。例如PⅢ级滚珠丝杠副的螺距公差为0.012mm/300mm。 反向间隙：即丝杠和螺母无相对转动时丝杠和螺母之间的最大窜动。由于螺母 结构本身的游隙以及其受轴向载荷后的弹性变形，滚珠丝杠螺母机构存在轴向间隙，该轴向间隙在丝杠反向转动时表现为丝杠转动α角，而螺母未移动，则形成了反向间隙。为了保证丝杠和螺母之间的灵活运动，必须有一定的反向间隙。但反向间隙过大将严重影响机床精度。因此数控机床进给系统所使用的滚珠丝杠副必须有可靠的轴向间隙调节机构。 图2为常用的双螺母螺纹调隙式结构，它 用平键限制了螺母在螺母座内的转动，调整时只要扮动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴 向移动一定距离，在将反向间隙减小到规定的范围后，将其锁紧。
立式加工中心机床的螺距误差补偿(精)
立式加工中心机床的螺距误差补偿 随着我国制造业的飞速发展，数控机床制造技术也在不断地发展，同时对数控机床的各项性能提出了越来越高的要求。机床的定位精度便成为了衡量机床性能的一项重要指标。机械结构当中不可避免的摩擦、间隙，以及装配误差成为了制约机床定位精度的主要因素。由此，数控系统的制造商开发出了螺距误差补偿功能，借此以消除或者削弱以上因素对机床定位精度的影响，从而达到更好的加工效果。发那科与西门子两大公司在这个领域表现得尤为出色，以下将对这两种数控系统的螺距误差补偿方法进行详细介绍。 1.发那科数控系统机床的误差补偿（以FANUC 0i-MD为例） 1.1基本概念 1.1.1补偿点的指定 各轴的补偿点的指定，可通过夹着参考点的补偿点编号指定(+)侧、(-)侧来进行。机械的行程超过(+)侧、(-)侧所指定的范围时，有关超出的范围，不进行螺距误差补偿（补偿量全都成为0）。 1.1.2补偿点号 补偿点数，在螺距误差设定画面上提供有共计1024 点，从0 到1023。通过参数将该编号任意分配给各轴。 另外，螺距误差设定画面中，在最靠近负侧的补偿号前，显示该轴的名称。 1.1.3补偿点的间隔 螺距误差补偿的补偿点为等间隔，在参数中为每个轴设定该间隔。 螺距误差补偿点的间隔有最小值限制，通过下式确定。 螺距误差补偿点间隔的最小值＝最大进给速度（快速移动速度）÷7500 1.2相关参数 (1)1851 每个轴的反向间隙补偿量。 (2)1852 每个轴的快速移动时的反向间隙补偿量。 (3)3620 每个轴的参考点的螺距误差补偿点号。 (4)3621 每个轴的最靠近负侧的螺距误差补偿点号。 (5)3622 每个轴的最靠近正侧的螺距误差补偿点号。 (6)3623 每个轴的螺距误差补偿倍率。 (7)3624 每个轴的螺距误差补偿点间隔。 注：以上参数中3620，3621，3622，3624修改后需要切断电源并重新上电才生效，其余参数修改后复位即可生效。 1.3操作方法（以X轴行程为850mm的丝杠为例，全长采集20个数据） 1.3.1连接激光干涉仪 1.3.2设置参数
数控机床误差实时补偿技术总结
数控机床实时误差补偿技术的学习总结 第1章绪论 制造业的高速发展和加工业的快速提高，对数控机床加工精度的要求日益提高。一般来说，数控机床的不精确性是由以下原因造成： [1]机床零部件和结构的几何误差； [2]机床热变形误差； [3]机床几何误差； [4]切削力（引起的）误差； [5]刀具磨损误差； [6]其它误差源，如机床轴系的伺服误差，数控插补算法误差。 其中热变形误差和几何误差为最主要的误差，分别占了总误差的45％、20％。提高机床加工精度有两种基本方法：误差防止法和误差补偿法（或称精度补偿法）。 误差防止法依靠提高机床设计、制造和安装精度，即通过提高机床本书的精度来满足机械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于机床精度，因此该方法存在很大的局限性，并且经济上的代价也很昂贵。 误差补偿法是认为地造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到减小加工误差，提高零件加工精度目的的方法。误差补偿法需要投入的费用很小，误差补偿技术是提高机床加工精度的经济和有效的手段，其工程意义非常显著。 误差补偿技术（Error Compensation Technique，简称ECT）是由于科学技术的不断发展对机械制造业提出的加工精度要求越来越高、随着精密工程发展水平的日益提高而出现并发展起来的一门新兴技术。误差补偿技术具有两个主要特性：科学性和工程性。 1．机床误差补偿技术可分为下面七个基本内容： [1]误差及误差源分析； [2]误差运动综合数学模型的建立； [3]误差检测； [4]温度测点选择和优化布置技术； [5]误差元素建模技术； [6]误差补偿控制系统及实施； [7]误差补偿实施的效果检验。 2．数控机床误差补偿的步骤： [1]误差源的分析和检测； [2]误差综合数学模型的建立； [3]误差元素的辨识和建模； [4]误差补偿的执行； [5]误差补偿效果的评价。 3．数控机床误差补偿技术研究的现状： [1]过长的机床特性检测和辨识时间； [2]温度测点布置位置优化； [3]误差补偿模型的鲁棒性； [4]误差补偿系统及实施； [5]五轴数控机床多误差实时补偿问题。 4．数控机床误差补偿技术研究的发展趋势： [1]多误差高效检测方法；
第五章 装配工艺过程 1、 填空 1.误差补偿方法是 。 人.
第五章装配工艺过程 一、填空 1.误差补偿方法是。 人为地在系统中加入一种新的原始误差去减少、抵消原有的原始误差。 2.加工盘类工件端面时出现中凸、中凹现象是由于。 刀具（刀架）进给方向与主轴（工件回转中心）轴线不垂直 3．调整法保证装配精度时,又有法、法和法。 固定调整法可动调整法误差抵消调整法 4．机器的质量最终是通过保证的。 装配 5．是组成机器的最小单元。 零件 6．在装配工艺规程制订过程当中，表明产品零、部件间相互关系及装配流程的示意图 称为。 装配系统图 7．装配精度包括的内容是精度、精度和精度。 相互位置相对运动相互配合 8．零件的精度特别是（次要、关键）零件的精度直接影响相应的装配精度。 关键 9．装配精度（封闭环）是零件装配后（最后、最初）形成的尺寸或位置关系。 最后 10．选择装配法有三种不同的形式：法、法和复合选配法。 直接选配分组装配 二、选择题 1．将装配尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后按要求进行装配，以保证装配精度。这种装配方法是。 （1）完全互换法（2）修配装配法（3）调整装配法（4）选择装配法
（4）选择装配法 2．机械结构的装配工艺性是指机械结构能保证装配过程中是相互联结的零件不用或少用（1）机械加工（2）修配（3）修配和机械加工 （3）修配和机械加工 3．所谓划分成独立的装配单元，就是要求 （1）机械加工车间能有独立的装配区间（2）机械结构能划分成独立的组件、部件等（2）机械结构能划分成独立的组件、部件等 4．在机械结构设计上，采用调整装配法代替修配法，可以使修配工作量从根本上 （1）增加（2）减少 （2）减少 5．装配所要保证的装配精度或技术要求，是装配尺寸链的 （1）组成环（2）封闭环 （2）封闭环 6．采用大数互换法装配时计算,装配尺寸链的公差公式是 （1）统计公差公式（2）极值公差公式 （1）统计公差公式 7．采用完全互换法装配时计算,装配尺寸链的公差公式是 （1）统计公差公式（2）极值公差公式 （2）极值公差公式 8．装配尺寸链的最短路线（环数最少）原则，即 （1）“一件一环”（2）“单件自保” （1）“一件一环” 9．由一个零件的精度来保证某项装配精度的情况，称为 （1）“一件一环”（2）“单件自保” （2）“单件自保” 10．在绝大多数产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，但少数产品有出现废品的可能性，这种装配方法称为 （1）完全互换法（2）大数互换法 （1）完全互换法
第二章 误差与数据处理
第二章误差与数据处理 基本术语 分析化学中的误差是客观存在的。 例如，设有一铁的标准样品，其含铁的标准值为T。对这一铁标准样品进行分析，即使采用最可靠的方法，使用最精密的仪器，由最有经验的分析工作者进行测定，所得的结果也不可能与T完全一致；由同一有经验的分析人员对同一样品进行多次分析，所得的结果也不可能完全一致。 1、准确度 准确度表征测定结果与真实值的符合程度。准确度的高低用误差来衡量。测量值与真实值之间差别越小，则分析结果的准确度越高。 2、精密度 精密度表征几次平行测量值相互符合程度。精密度的高低用偏差来衡量。平行测定所得数据间差别越小，则分析结果的精密度越高。 3、精密度与准确度的关系 例：A、B、C、D四个分析人员对同一铁标样（w Fe=37.40%）中的铁含量进行测量， 结果如图示，比较其准确度和精密度?
精密度与准确度的关系可表示为： 1.精密度是保证准确度的前提； 2.精密度高，不一定准确度高。 4、系统误差 系统误差是由某种固定的原因造成的误差。具有重现性，系统误差的正负、大小都有一定的规律性。在理论上讲是可以测定的，又称可测误差。系统误差存在与否决定分析结果的准确度。 1.方法误差，由分析方法自身不足所造成的误差。如，重量分析法中，沉淀的溶解度大，沉淀不完全引起的分析结果偏低；滴定分析中，指示剂选择不适合，滴定终点与化学计量点不符合引起的误差。 2.仪器误差，由测量仪器自身的不足所引起的误差。如，容量仪器体积不准确；分光光度计的波长不准确。 3.试剂误差，由于试剂不纯引起的误差。如，试剂和蒸馏水含有待测组分，使测定结果系统
偏高。 4.操作误差由分析人员的主观原因造成的误差。如分析人员掌握的分析操作与正确的分析操作有差别；分析人员对颜色敏感度的不同等。 5、随机误差(亦称偶然误差) 随机误差是由某些不确定的偶然的因素引起的误差。 例如，测量时环境温度、湿度和气压的微小波动；仪器电源的微小波动;分析人员对各份试样处理的微小差别等。 随机误差的正负、大小都不可预见，也称不可测误差。随机误差的出现符合统计规律。随机误差的大小决定分析结果的精密度。 6、总体与样本 在统计学中，对于所考察的对象的全体，称为总体（或母体）。从总体中随机抽出的一组测量值，称为样本（或子样）。样本所含测量值的数目，称为样本容量（或大小）。 例如，对某批矿石中的镍含量进行分析，经取样、破碎、过筛、混匀、缩分后，得到一定数量（例如500 g）的试样供分析用。这就是分析试样，是供分析用的总体。如果分析人员甲和乙分别从中称取3份和4份进行平行分析，分别得到3个和4个测量值，则这两组分析结果就是矿石分析试样总体的两个随机样本，样本容量分别为3和4。 7、直值 某一物理量本身具有的客观存在的真实值。其值是未知的、客观存在的量，在特定情况下认为是已知的：
数控机床的误差补偿
数控机床的误差补偿 随着我国经济的飞速发展，数控机床作为新一代工作母机，在机械制造中已得到广泛的应用,精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高,对数控机床的精度也提出了更高的要求。尽管用户在选购数控机床时，都十分看重机床的位置精度，特别是各轴的定位精度和重复定位精度。但是这些使用中的数控机床精度到底如何呢? 大量统计资料表明:65.7%以上的新机床,安装时都不符合其技术指标；90%使用中的数控机床处于失准工作状态。因此,对机床工作状态进行监控和对机床精度进行经常的测试是非常必要的,以便及时发现和解决问题,提高零件加工精度。 目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准ISO230-2或国家标准GB10931-89等。同一台机床，由于采用的标准不同，所得到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注意它所采用的标准。数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差和定位精度。对于这二者的测定和补偿是提高加工精度的必要途径。 一、反向偏差 在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件(如伺服电动机、伺服液压马达和步进电动机等)的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床, 反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重复定位精度, 从而影响产品的加工精度。如在G01切削运动时, 反向偏差会影响插补运动的精度, 若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在G00快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。同时，随着设备投入运行时间的增长, 反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加, 因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。 （1）反向偏差的测定 反向偏差的测定方法：在所测量坐标轴的行程内, 预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准,再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离,然后再往相反方向移动相同的距离,测量停止位置与基准位置之差，在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定(一般为七次),求出各个位置上的平均值, 以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。在测量时一定要先移动一段距离AB段, 否则不能得到正确的反向偏差值。 测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分表，若条件允许,可使用双频激光干涉仪进行测量。当采用千分表或百分表进行测量时，需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长，因为测量时由于悬臂较长，表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也就不真实了。若采用编程法实现测量，则能使测量过程变得更便捷更精确。 例如，在三坐标卧式机床上测量X轴的反向偏差，可先将表压住主轴的圆柱表面，然后运行如下程序进行测量： N10 G91 G01 X50 F1000；工作台右移 N20 X－50；工作台左移，消除传动间隙 N30 G04 X5；暂停以便观察 N40 Z50；Z轴抬高让开 N50 X-50：工作台左移 N60 X50：工作台右移复位 N70 Z-50：Z轴复位 N80 G04 X5：暂停以便观察 N90 M99；
FANUC的进给运动误差补偿方法
无锡职业技术学院毕业设计说明书 机械技术学院 毕业设计论文 FANUC的进给运动误差补 偿方法 学生姓名： 指导教师姓名： 所在班级所在专业 论文提交日期论文答辩日期 答辩委员会主任主答辩人 系 年月日
FANUC的进给运动误差补偿方法 目录 毕业设计任务书 (1) 开题报告 (2) 第一章进给运动误差补偿方法 (6) 1.1常见进给运动误差 (7) 1.1.1反向间隙误差补偿 (8) 1.1.2螺距误差补偿 (9) 1.1.3摩擦补偿 (11) 第二章进给误差数据采集与补偿参数的设置 (12) 2.1激光干涉仪 (12) 2.1.1单频激光干涉仪 (12) 3.1 双频激光干涉仪 (13) 3.1.1 雷尼绍激光校准系统 (14) 3.1.2 测量误差分析 (19) 3.2误差补偿参数的设置 (20) 毕业设计总结 (23) 参考文献 (24) 致谢 (25) 外文翻译 (26) 2
无锡职业技术学院毕业设计说明书 机械技术学院 毕业设计任务书 课题名称FANUC的进给运动误差补偿方法 指导教师王小平职称高级技师 专业名称数控设备应用与维护班级数控设备10832 学生姓名尹耀强学号1061083237 课题需要完成的任务： 1．根据课题调研查阅资料，了解国内外现状、进展，编写调研报告。 2．收集技术资料、图纸进行设计或分析探讨。 3．对不同类型设计的分析, 进行方案论证，确定总体方案。 4．完成毕业设计的论文。 5． 3000单词量的外文资料的翻译（专业相关科技类）。 课题计划： 2月21日—2月25日；确定毕业设计课题。 2月28日—3月 4日；收集整理英文翻译资料。 3月 7日—3月11日；查阅技术资料，完成课题的前期调研工作，完成英文翻译。3月14日—3月18日；完成课题相关资料收集，进行毕业论文构思。 3月21日—3月25日；完成毕业论文初稿。 3月28日—4月01日；完成毕业论文初稿。 4月04日—4月08日；修改、完善毕业论文，定稿。 4月11日—4月20日；整理打印毕业设计资料，完成答辩 计划答辩时间： 4月20日 数控技术系（部、分院） 2011 年3月 1 日 1
误差理论及数据处理-复习题及答案
《误差理论与数据处理》 一、填空题（每空1分，共20分） 1．测量误差按性质分为 _____误差、_____误差和_____误差，相应的处理手段为_____、_____和_____。 答案：系统，粗大，随机，消除或减小，剔除，统计的手段 2．随机误差的统计特性为 ________、________、________和________。 答案：对称性、单峰性、有界性、抵偿性 3. 用测角仪测得某矩形的四个角内角和为360°00′04″，则测量的绝对误差为________，相对误差________。 答案：04″，3.1*10-5 4．在实际测量中通常以被测量的、、 作为约定真值。 答案：高一等级精度的标准给出值、最佳估计值、参考值 5．测量结果的重复性条件包括：、、 、、。 测量人员，测量仪器、测量方法、测量材料、测量环境 6. 一个标称值为5g的砝码，经高一等标准砝码检定，知其误差为0.1mg，问该砝码的实际质量是________。 5g-0.1mg 7．置信度是表征测量数据或结果可信赖程度的一个参数，可用_________和_________来表示。 标准差极限误差 8．指针式仪表的准确度等级是根据_______误差划分的。 引用 9．对某电阻进行无系差等精度重复测量，所得测量列的平均值为100.2Ω,标准偏差为0.2Ω，测量次数15次，则平均值的标准差为_______Ω，当置信因子K ＝3时，测量结果的置信区间为_______________。
0.2/sqrt(15),3*0.2/sqrt(15) 10．在等精度重复测量中，测量列的最佳可信赖值是_________ 。 平均值 11．替代法的作用是_________，特点是_________。 消除恒定系统误差，不改变测量条件 12.对某电压做无系统误差等精度独立测量，测量值服从正态分布。已知被测电压的真值U 0 ＝79.83 V ，标准差σ（U ）＝ 0.02V ，按99%（置信因子 k = 2.58）可能性估计测量值出现的范围： ___________________________________。 79.830.02 V*2.58 13．R 1 ＝150 ， R 1 ＝ 0.75 ；R 2 ＝100 ， R 2 ＝ 0.4 ， 则两电阻并联后总电阻的绝对误差为_________________。 36.0)100150(150 )(16.0) 100150(100)(2 2 2212 1 22 2 2212 21=+=+=??=+=+=??R R R R R R R R R R R=R1*R2/(R1+R2), R= 264.04.0*36.075.0*16.022 11±=+=???+???R R R R R R 14. 用两种方法测量长度为50mm 的被测件，分别测得50.005mm ；50.003mm 。则 _______________测量精度高。 第二种方法 15. 用某电压表测量电压，电压表的示值为226V ，查该表的检定证书，得知该电压表在220V 附近的误差为5V ，则被测电压的修正值为_______________ ，修正后的测量结果 _______________为。 －5V ，226+(－5V )=221V 16. 检定一只2.5级、量程为100V 的电压表，发现在50V 处误差最大，其值为2V ，而其他刻度处的误差均小于2V ，问这只电压表是否合格_______________。 合格 17. 电工仪表的准确度等级按_____分级，计算公式为 ___ 答案：引用误差，引用误差=最大绝对误差/量程 18.二等活塞压力计测量压力值为100.2Pa ，该测量点用高一等级的压力计测得值为100.5 Pa ，则此二等活塞压力计在该测量点的测量误差为________。 答案：-0.3Pa
数控机床误差补偿技术的研究
数控机床误差补偿技术的研究
目录 摘要 (iv) Abstract (v) 第一章概述........................................................... - 1 - 1.1数控技术的基本概念 (1) 1.1.1 数控技术和数控机床 .......................................... - 1 - 1.1.2数控机床的特点............................................... - 1 - 1.1.3 数控机床的分类 .............................................. - 1 - 1.2误差补偿技术的研究 (1) 1.2.1误差补偿现状................................................. - 2 - 1.3本论文的研究目的意义和研究内容 (3) 1.3.1研究的目的和意义............................................. - 3 - 1.3.2研究的主要内容............................................... - 3 - 1.3.3研究的基本思路和基本方法..................................... - 3 - 第二章数控机床的进给传动系统 ......................................... - 4 - 2.1数控机床对进给传动系统的要求.. (4) 2.2数控机床进给传动装置的结构 (4) 2.2.1滚珠丝杠螺母机构的结构....................................... - 4 - 2.2.2 进给传动误差................................................ - 5 - 2.2.3 电机与丝杠的联接、传动方式 .................................. - 6 - 2.3数控系统的三种控制方式.. (6) 第三章数控机床的精度及可靠性分析 ..................................... - 8 - 3.1数控机床误差的分类 (8) 3.2误差模型简介 (8) 3.2.1 几何误差.................................................... - 8 - 3.2.2 热误差...................................................... - 9 - 3.2.3 运动控制误差................................................- 10 - 3.2.4 其它误差....................................................- 10 - 3.3数控机床的精度 .. (10) 3.4数控机床的精度检查 (11) 3.4.1 机床几何精度的检查 ..........................................- 11 - 3.4.2 机床定位精度的检查 ..........................................- 11 - 3.5数控机床的可靠性 (12)
数控加工误差主动补偿方法
第16卷第9期计算机集成制造系统 Vol.16No.92010年9月 Computer Integrated Manufacturing Systems Sep.2010 文章编号:1006-5911(2010)09-1902-06 收稿日期:2009-11-17;修订日期:2010-02-26。Received 17Nov.2009;accepted 26Feb.2010. 基金项目:总装备部预研基金资助项目(51318020202)。Fou nda tion item:Project supported by the Gen eral Arm am ent Department Pre -research Foundation,China(No.51318020202). 数控加工误差主动补偿方法 周 静1,陈蔚芳1,曲绍朋2 (1.南京航空航天大学机电学院,江苏 南京 210016;2.北京航空精密机械研究所,北京 100076)摘 要:为提高零件的加工精度,提出了基于公差的局部误差补偿法,并通过修正数控程序主动补偿加工误差。分析零件加工表面误差的特点,根据实际公差要求找出超出公差范围的变形关键区域,修正其切削深度以实现误差的局部补偿。得到刀位控制点修正的切深后,重新规划带有误差补偿值的刀具轨迹。结合实际加工精度确定走刀步距和行距,经过后置处理生成零件修正的数控代码。通过实例验证了上述方法的可行性。 关键词:误差补偿;数控编程;数控加工;薄壁零件中图分类号:T H 164 文献标志码:A Active error compensation methods for numerical control machining ZH O U J ing 1,CH EN Wei -f ang 1,Q U Shao -p eng 2 (1.Colleg e o f M echanical &Electr ical Eng ineer ing,Nanjing U niv er sity of A eronautics &A stro nautics, N anjing 210016,China; 2.China P recision Engineering Inst itute for Aircraft Industr y,Beijing 100076,China) Abstract:T o improv e machining accuracy of w orkpieces,a local er ror compensation method based on to ler ance w as pr oposed.A nd the machining erro rs w ere compensated act ively by mo dif ying Numerical Contro l(NC)codes.Err or values of parts surface wer e analyzed,and acco rding to to lerance r equirements,the cr itical deflectio n areas beyond tolerance r ang e wer e obtained,and actual cutt ing depth of t he ar eas w as amended to com pensat e local err or s.T o ol path w ith err or compensated v alues w as re -planned when actually modified cutting depth w as decided.A nd then step and ro w spacing w ere determ ined accor ding to actual machining accur acy.By post -pro cessing ,modified N C codes wer e achiev ed for wo rkpiece machining.A n ex ample w as used to demo nstr ate the feasibility of this approach.Key words:er ro r compensation;numer ical co nt rol prog ramming ;numerical co nt ro l machining ;t hin -w alled par ts 0 引言 数控加工过程通常分为离线零件编程(加工前)、在线加工与监控(加工中)和检验处理(加工后) 三个阶段。目前,对数控加工质量保证的研究主要侧重于中后期两个阶段[1] 。对于零件加工质量的保证,其主要矛盾是加工过程中的工件由于切削力、夹紧力、切削热和残余应力而产生了变形,薄壁件加工因刚度低,加工变形现象则更为显著。为了加工出合格的薄壁零件,可以在数字控制(Num er ical Co n -trol,NC)加工的前期阶段采取相应的措施控制工 件的变形,如通过修正NC 程序克服薄壁件对基于零件理想几何形状所生成的数控刀具轨迹代码的有效性的限制等。在对薄壁件进行误差主动补偿之前,应充分分析加工变形预测量,采取合理的补偿方法,以达到有效改进加工质量的目的。 目前,国内外有关误差补偿技术的研究成果很多,也存在一些不足。DE p PINCE p P 等人针对刀具加工时受力变形引起工件加工误差的问题,提出考虑公差的镜像补偿法[2];KRIS M Y L 等人研究了
(完整版)测量误差的分类以及解决方法
测量误差的分类以及解决方法 1、系统误差 能够保持恒定不变或按照一定规律变化的测量误差，称为系统误差。系统误差主要是由于测量设备、测量方法的不完善和测量条件的不稳定而引起的。由于系统误差表示了测量结果偏离其真实值的程度，即反映了测量结果的准确度，所以在误差理论中，经常用准确度来表示系统误差的大小。系统误差越小，测量结果的准确度就越高。 2、偶然误差 偶然误差又称随机误差，是一种大小和符号都不确定的误差，即在同一条件下对同一被测量重复测量时，各次测量结果服从某种统计分布；这种误差的处理依据概率统计方法。产生偶然误差的原因很多，如温度、磁场、电源频率等的偶然变化等都可能引起这种误差；另一方面观测者本身感官分辨能力的限制，也是偶然误差的一个来源。偶然误差反映了测量的精密度，偶然误差越小，精密度就越高，反之则精密度越低。 系统误差和偶然误差是两类性质完全不同的误差。系统误差反映在一定条件下误差出现的必然性；而偶然则反映在一定条件下误差出现的可能性。 3、疏失误差 疏失误差是测量过程中操作、读数、记录和计算等方面的错误所引起的误差。显然，凡是含有疏失误差的测量结果都是应该摈弃的。 解决方法： 仪表测量误差是不可能绝对消除的，但要尽可能减小误差对测量结果的影响，使其减小到允许的范围内。 消除测量误差，应根据误差的来源和性质，采取相应的措施和方法。必须指出，一个测量结果中既存在系统误差，又存在偶然误差，要截然区分两者是不容易的。所以应根据测量的要
求和两者对测量结果的影响程度，选择消除方法。一般情况下，在对精密度要求不高的工程测量中，主要考虑对系统误差的消除；而在科研、计量等对测量准确度和精密度要求较高的测量中，必须同时考虑消除上述两种误差。 1、系统误差的消除方法 (1)对测量仪表进行校正在准确度要求较高的测量结果中，引入校正值进行修正。 (2)消除产生误差的根源即正确选择测量方法和测量仪器，尽量使测量仪表在规定的使用条件下工作，消除各种外界因素造成的影响。 采用特殊的测量方法如正负误差补偿法、替代法等。例如，用电流表测量电流时，考虑到外磁场对读数的影响，可以把电流表转动180度，进行两次测量。在两次测量中，必然出现一次读数偏大，而另一次读数偏小，取两次读数的平均值作为测量结果，其正负误差抵消，可以有效地消除外磁场对测量的影响。 2、偶然误差的消除方法 消除偶然误差可采用在同一条件下，对被测量进行足够多次的重复测量，取其平均值作为测量结果的方法。根据统计学原理可知，在足够多次的重复测量中，正误差和负误差出现的可能性几乎相同，因此偶然误差的平均值几乎为零。所以，在测量仪器仪表选定以后，测量次数是保证测量精密度的前提。 . 容：
西门子840D数控系统螺距误差补偿知识
西门子840D数控系统螺距误差补偿 西门子840D数控系统不同于以前曾广泛应用的810T/M和840C等老数控系统,它并没有提供专门的双向螺距误差补偿功能，通过对840D系统中的下垂补偿功能的分析研究，找到了一种方法，成功的解决了进行双向螺距误差补偿的问题。 关键词：数控系统下垂补偿功能双向螺距误差补偿 由于机床丝杠在制造、安装和调整等方面的误差，以及磨损等原因，造成机械正反向传动误差的不一致，导致零件加工精度误差不稳定。因此也必须定期对机床坐标精度进行补偿，必要时要做双向坐标补偿，以达到坐标正反向运动误差的一致性。 一、西门子840D数控系统的补偿功能 西门子840D数控系统提供了多种补偿功能，供机床精度调整时选用。这些功能有： 1、温度补偿。 2、反向间隙补偿。 3、插补补偿，分为： (1) 螺距误差和测量系统误差补偿。 (2)下垂补偿（横梁下垂和工作台倾斜的多维交叉误差补偿）。 4、动态前馈控制（又称跟随误差补偿）。包括：速度前馈控制和扭矩前馈控制。
5、象限误差补偿（又称摩擦力补偿）。分为：常规(静态) 象限误差补偿和神经网络(动态)象限误差补偿。 6、漂移补偿。 7、电子重量平衡补偿。 在西门子840D功能说明样本和资料中所列的众多补偿功能中，都没有指出该系统具有双向螺距误差补偿功能。但是在下垂补偿功能描述中却指出，下垂补偿功能具有方向性。这样，如果下垂误差补偿功能，在基准轴和补偿轴定义为同一根轴时，就可能对该轴进行双向丝杠螺距误差补偿，由此提供了一个双向螺距误差补偿的依据。 二、840D下垂补偿功能的原理 1、下垂误差产生的原因： 由于镗铣头的重量或镗杆自身的重量，造成相关轴的位置相对于移动部件产生倾斜，也就是说，一个轴（基准轴）由于自身的重量造成下垂，相对于另一个轴（补偿轴）的绝对位置产生了变化。 2、840D下垂补偿功能参数的分析： 西门子840D数控系统的补偿功能，其补偿数据不是用机床数据描述，而是以参数变量，通过零件程序形式或通用启动文件(_INI文件) 形式来表达。描述如下： (1) $AN_CEC[t，N]：插补点N的补偿值，即基准轴的每个插补点对应于补偿轴的补偿值变量参数。 (2) $AN_CEC_INPUT_AXIS[t]：定义基准轴的名称。 (3) $AN_CEC_OUTPUT_AXIS[t]：定义对应补偿值的轴名称。 (4) $AN_CEC_STEP[t]：基准轴两插补点之间的距离。 (5) $AN_CEC_MIN[t]：基准轴补偿起始位置： (6) $AN_CEC_MAX[t]: 基准轴补偿终止位置 (7) $AN_CEC_DIRECTION[t]：定义基准轴补偿方向。其中：
数控机床误差测量与补偿
数控机床误差测量与补偿 摘要：本文在分析数控加工误差来源及分类的基础上，明确了几何误差的性质、产生原因及在各类误差源中所占的比重，着重介绍了用激光干涉测量法的测量原理及特点并对其两种不同的测量 方法进行比较，最后进行误差试验，得到补偿效果。 abstract： based on the analysis of the source and classification of nc maching error， this paper clears the nature of the geometric error， the causes and its proportion in all kinds of error sources. the principle and characteristics of laser interferometry is emphatically introduced and the two different methods are compared. at last， the error measurement is conducted to get compensation efffect. 关键词：数控机床；几何误差；误差测量；误差补偿 key words： nc machine tools；geometric error；error measurement；error compensation 中图分类号：tg659 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）22-0017-02 1 数控机床误差分析 1.1 误差的来源数控机床的误差来源比较复杂。机械加工的误差主要来源于机床、加工过程和检测等三个方面。如：①床身、主轴、立柱、导轨、旋转轴等机床零部件在制造过程中引入的尺寸误
FANUC数控机床螺距误差的检测分析与应用_赵宏立
FANUC 数控机床螺距误差的检测分析与应用 赵宏立 （沈阳职业技术学院，沈阳110045 ）1数控机床螺距误差补偿原理与检测分析 随着精密加工和精益生产的市场需求，数控机床这 种高效高精的自动化设备逐渐在我国普及和使用，由于设备的长期运转和磨损，机床自身的精度需要定期校准，特别是数控机床的重复定位精度和定位精度的检测和补偿，直接影响产品的加工精度和效益。在实践应用中，数控系统的螺距误差补偿功能是最节约成本且直接有效的检测和补偿方法。Fanuc 数控机床的螺距误差补偿功能有一定的代表性，下面针对Fanuc 数控机床进行螺距误差的检测分析和补偿。1.1 螺距误差补偿与检测原理 在半闭环数控系统当中，重复定位精度和定位精度很大程度上取决于数控机床的滚珠丝杠精度，由于滚珠丝杠存在制造误差和长期加工使用带来的磨损，其精度必然下降，故所有的数控机床都为用户提供了螺距误差补偿功能。螺距误差补偿是将指定的数控机床各轴进给指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较，计算出在数控机床各轴全行程上的误差偏移值，再将误差偏移值补偿到数控系统中，则数控机床各轴在运动时控制刀具和工件向误差的逆方向产生相对运动，自动补偿误差偏移值，提高机床的加工精度。1.2 螺距误差补偿应用与分析 我们知道，在大多数数控系统中螺距误差补偿只是 对机床的线性补偿段起作用，只要在数控系统允许的范围内补偿就会起到补偿作用，每轴的螺距误差可以用最小移动单位的倍数进行补偿，一般以机床参考点作为补偿原点，在移动轴设定的各 补偿间隔上，把应补偿的值作为固定参数设定。如图1所示为步距规采用线性补偿方法进行检测。 但一般情况下丝杠的使用是不均匀的，经常使用的地方必然就要磨损得多，用线性补偿只是进行统一均匀线性补偿，不能照顾到特殊的点，而采用点补偿正好能满足这一点，螺距补偿才会没有误 差。为了减少点补偿的误差，应该尽量选取较小的螺距补偿点间距。点补偿的优点是能针对不同点的不同误差值进行补偿，解决了不同点不同螺距误差的补偿问题，补偿的精度高。缺点是测量误差时比较麻烦，需用专业的测量仪器跟踪各点测量。如图2所示，采用定点补偿法进行螺距误差补偿的检测。 摘要： Fanuc 数控机床在我国数控加工领域占据着主导地位，它的精度和性能指标直接取决于数控机床的定位精度和重复定位精度。在实践应用中，数控系统的螺距误差补偿功能是最节约成本且直接有效的方法。利用激光干涉仪或步距规测得的实际位置与数控机床移动轴的指令位置相比较，计算出全程上的误差分布曲线，在数控系统控制移动轴运动时考虑该误差差值并加以补偿,可以使数控机床的精度达到更高水平。 关键词： 定位精度；螺距误差；检测；补偿中图分类号：T G502.13文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2010）05－0038－03 Analysis and Application of Thread Pitch Error Compensation in Fanuc CNC Machine ZHAO Hong-li （Shenyang Polytechnic College,Shenyang 110045,China ） Abstract ：Fanuc CNC Machine Tools dominated the field of NC machining in China,its accuracy and performance depends directly on the positioning accuracy and repeat positioning accuracy of CNC Machine Tools.In practical applications,the function of pitch error compensation is the most cost effective and direct method of CNC system.The actual position measured by using laser interferometer or a step gauge is compared with the instructions position of CNC machine moving axis,the position error curve is calculated out on the whole distribution,the error value is compensated in the moving-axis CNC system control movement.So the accuracy of CNC machine tools can be achieved a higher level. Key words ：position accuracy;screw pitch error;measure; compensation 图 1 利用步距规进行线性 螺距误差检测 图2利用激光干涉仪进行 定点补偿检测 ACADEMIC COMMUNICATION 学术交流 理论/研发/设计/制造 机械工程师2010年第5期 38