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数控机床误差补偿技术及应用——几何误差补偿技术 被引量:23
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作者 章青 王国锋 +2 位作者 刘又午 赵宏林 盛伯浩 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 1999年第1期30-31,34,共3页
利用多体系统运动学理论,通过分析低序体阵列、变换矩阵和运动方程,在相邻体之间引入位置误差和位移误差,建立了机床空间定位误差通用计算模型。基于激光测量提出机床的21项几何误差参数辨识模型。在XH715加工中心上,对机床... 利用多体系统运动学理论,通过分析低序体阵列、变换矩阵和运动方程,在相邻体之间引入位置误差和位移误差,建立了机床空间定位误差通用计算模型。基于激光测量提出机床的21项几何误差参数辨识模型。在XH715加工中心上,对机床的空间几何误差进行理论计算,并进行补偿前后的对比实验,结果表明机床空间定位误差减小50%以上,同时也表明利用误差补偿技术提高机床加工精度是有效的。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 多体系统 误差补偿
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数控机床实时误差补偿技术及其应用 被引量:16
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作者 杨建国 薛秉源 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期28-33,共6页
以某厂一台数控双主轴车床为研究对象,根据齐次坐标转换原理,给出了该机床的几何误差和热误差的综合数学模型.对于不同的热误差因子,给出了不同的热误差数学模型,通过计算机分析合成误差曲线的斜率,分离了热误差和几何误差.补偿... 以某厂一台数控双主轴车床为研究对象,根据齐次坐标转换原理,给出了该机床的几何误差和热误差的综合数学模型.对于不同的热误差因子,给出了不同的热误差数学模型,通过计算机分析合成误差曲线的斜率,分离了热误差和几何误差.补偿系统主要由微机结合机床控制器构成.由机床的温度信号和工作台运动位置信号结合综合误差数学模型,通过微机算出补偿值并送入机床控制器对刀架进行附加进给运动完成实时补偿.补偿试验表明,工件之间的尺寸变化可从原来的60μm以上降到14μm;工件的锥度变化从50μm/cm以上降到15μm/cm,大幅度提高了机床的加工精度,满足了工厂的实际生产需要. 展开更多
关键词 数控机床 数学模型 几何误差 热误差 实时补偿
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符合阿贝原则的数控机床几何误差建模 被引量:23
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作者 赵壮 娄志峰 +4 位作者 张忠宁 王晓东 范光照 陈国华 向华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期885-897,共13页
为提高现有数控机床空间误差分析方法的准确度,本文基于阿贝原则对齐次转换矩阵(HTM)几何误差补偿模型进行优化。首先,推导出XYFZ型三轴机床适用的HTM几何误差补偿模型并给出模型正确使用的前提条件;然后,基于阿贝原则分析了三轴机床的... 为提高现有数控机床空间误差分析方法的准确度,本文基于阿贝原则对齐次转换矩阵(HTM)几何误差补偿模型进行优化。首先,推导出XYFZ型三轴机床适用的HTM几何误差补偿模型并给出模型正确使用的前提条件;然后,基于阿贝原则分析了三轴机床的空间误差传递机理,指出阿贝误差对机床定位精度的影响,给出理论计算公式并在机床运动轴上进行实验验证;最后,基于阿贝原则和布莱恩原则对现有的HTM几何误差补偿模型进行优化,采用该模型拟合体对角线空间误差,并与实测机床体对角线误差进行对比验证。现有HTM几何补偿模型可将机床空间误差由41.15μm补偿至16.37μm,补偿率为60.22%;优化后的补偿模型可将机床空间误差补偿至5.32μm,补偿率为87.07%,提高了26.85%。实验结果表明,优化后的补偿模型更加合理,进一步改善了空间误差的补偿精度。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 补偿模型 阿贝原则
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几何误差贡献值影响下五轴数控机床运动轴误差灵敏度分析方法 被引量:19
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作者 付国强 饶勇建 +2 位作者 谢云鹏 高宏力 邓小雷 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第13期1518-1528,共11页
针对现有误差元素灵敏度分析与后续误差补偿关联性不强的问题,建立运动轴几何误差贡献值模型并提出运动轴几何误差灵敏度分析方法,以获得本身几何误差对机床精度有很大影响的关键运动轴。结合指数积理论和坐标系微分运动理论建立基于误... 针对现有误差元素灵敏度分析与后续误差补偿关联性不强的问题,建立运动轴几何误差贡献值模型并提出运动轴几何误差灵敏度分析方法,以获得本身几何误差对机床精度有很大影响的关键运动轴。结合指数积理论和坐标系微分运动理论建立基于误差敏感矩阵的运动轴几何误差贡献值模型,各运动轴几何误差贡献值相加得到机床综合误差模型;计算各运动轴误差权重分量和误差综合权重实现运动轴误差灵敏度分析,选择误差综合权重平均值最大的运动轴为机床关键运动轴,并对关键运动轴的误差补偿方法进行分析讨论。最后,在北京精雕集团的五轴加工中心上进行仿真实验验证。研究结果表明:所建立模型和所提出分析方法是有效的,且只补偿关键运动轴的几何误差贡献值能有效地提高五轴机床加工精度。 展开更多
关键词 五轴数控机床 误差建模 几何误差贡献值 运动轴误差灵敏度 运动轴误差权重 误差补偿
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数控机床几何误差正弦低次多项式参数化建模与应用研究 被引量:18
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作者 郭世杰 武建新 +1 位作者 乔冠 唐术锋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期136-146,共11页
为实现数控机床几何误差项的精准建模,提出了基于遗传算法-量子粒子群算法(GA-QPSO)的正弦低次多项式(SLP)参数化建模方法。基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立机床几何误差空间模型。以SLP预测值与实测值构建适应度函数,将牛顿... 为实现数控机床几何误差项的精准建模,提出了基于遗传算法-量子粒子群算法(GA-QPSO)的正弦低次多项式(SLP)参数化建模方法。基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立机床几何误差空间模型。以SLP预测值与实测值构建适应度函数,将牛顿迭代法作为遗传算子并通过GA变异操作进行粒子群速度变异,利用GA交叉算子实现量子粒子群与个体极值及全局极值的交叉操作,通过QPSO算法进行混合优化前期局部的快速收敛并实现SLP拟合。通过拟合优度检验量化了几何误差项SLP参数化模型的预测性能。实例验证结果表明,基于GA-QPSO混合算法的SLP拟合可精准预测几何误差项的数值,误差补偿后圆轨迹误差指标平均降低了61.2%,更适合作为机床几何误差项的预测和补偿模型。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 参数化建模 正弦低次多项式 误差补偿
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数控机床几何误差建模及误差补偿的研究 被引量:9
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作者 王小平 姚英学 荆怀靖 《机械工程师》 2005年第9期14-16,共3页
基于多体系统运动学理论,建立了一种通用的数控机床几何误差模型,该模型易于实现计算机自动编程,能够广泛的应用于各种不同类型的数控机床上。给出了实现误差补偿的算法和程序流程图,特别针对直线与圆弧的分段处理进行了研究,给出了分... 基于多体系统运动学理论,建立了一种通用的数控机床几何误差模型,该模型易于实现计算机自动编程,能够广泛的应用于各种不同类型的数控机床上。给出了实现误差补偿的算法和程序流程图,特别针对直线与圆弧的分段处理进行了研究,给出了分段方法及坐标求取方法。最后,以一台三轴立式加工中心为例,对其21项几何误差进行了辨识,通过实验验证了误差补偿的效果。 展开更多
关键词 几何误差 误差模型 误差补偿
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基于步距规的坐标测量机的误差补偿方法 被引量:16
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作者 位恒政 王为农 +1 位作者 裴丽梅 郑庆国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2374-2380,共7页
数值误差补偿是提高三坐标测量机测量精度的经济而有效的手段。利用步距规在测量空间的不同位置与几何误差的数学关系,提出一种基于步距规的三坐标测量机的误差分析方法,得出三坐标测量机的定位误差、角摆误差、垂直度误差和直线度误差... 数值误差补偿是提高三坐标测量机测量精度的经济而有效的手段。利用步距规在测量空间的不同位置与几何误差的数学关系,提出一种基于步距规的三坐标测量机的误差分析方法,得出三坐标测量机的定位误差、角摆误差、垂直度误差和直线度误差,并在三坐标测量机上进行了误差补偿实验,验证了该方法的有效性。该方法对机床导轨的几何误差分析也同样适用。 展开更多
关键词 步距规 几何误差 误差补偿 三坐标测量机
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基于球杆仪的数控机床误差识别与补偿 被引量:11
8
作者 胡西平 张虎 +1 位作者 陈吉红 冯国元 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2001年第12期10-13,共4页
论述了数控机床几何误差的球杆仪识别及软件补偿技术。提出了从Renishaw球杆仪测量数控机床的联动误差数据中识别反向间隙、直线度、垂直度、定位误差的一种方法 ;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数... 论述了数控机床几何误差的球杆仪识别及软件补偿技术。提出了从Renishaw球杆仪测量数控机床的联动误差数据中识别反向间隙、直线度、垂直度、定位误差的一种方法 ;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数学模型 ;用球杆仪在数控机床上进行补偿前后加工轨迹的测量实验表明该方法效率高。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 球杆仪 误差模型 误差补偿 误差识别
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数控机床几何误差及其补偿方法研究 被引量:9
9
作者 柯明利 梁永回 刘焕牢 《装备制造技术》 2007年第3期8-10,共3页
对数控机床几何误差产生的原因作了比较详细的分析,将系统误差的补偿方法进行了归纳,并在此基础上阐述了各类误差补偿方法的应用场合,为进一步实现机床精度的软升级打下基础。
关键词 数控机床 几何误差 误差补偿
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基于微分变化构造法的数控机床几何误差补偿方法 被引量:12
10
作者 齐继宝 杨伟民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期398-405,共8页
为了使得机床误差建模与补偿过程紧密联系,同时避免雅可比矩阵繁琐的计算,提出一种基于微分变化构造法的机床几何误差补偿方法。根据坐标系微分变化矩阵建立机床几何误差模型。基于机床正向运动链顺序建立各个运动轴微分变化矩阵,结合... 为了使得机床误差建模与补偿过程紧密联系,同时避免雅可比矩阵繁琐的计算,提出一种基于微分变化构造法的机床几何误差补偿方法。根据坐标系微分变化矩阵建立机床几何误差模型。基于机床正向运动链顺序建立各个运动轴微分变化矩阵,结合各个运动轴几何误差对应的微分运动矢量计算得到运动轴几何误差对刀具精度影响,相加得到刀具坐标下的综合微分变化矩阵,通过机床正向运动学模型将刀具综合误差转换到工作台坐标系下得到机床刀具位置误差。采用微分变化构造法提取各个运动轴微分变化矩阵相应子矩阵构造得到机床雅可比矩阵,计算刀具坐标系综合误差对应运动轴补偿量得到机床补偿加工代码,微分变化构造法无需额外计算,且重新使用建模过程建立的矩阵。在北京精雕Carver800T加工中心进行实验,补偿后工件总误差降低了30%左右,验证了基于微分变化构造法的几何误差补偿方法的有效性。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 误差补偿 微分变化构造法 雅可比矩阵
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基于PSO优化NC代码的五轴数控机床几何误差补偿方法 被引量:12
11
作者 余文利 邓小雷 +1 位作者 谢长雄 王建臣 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第8期134-141,共8页
提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的数控机床几何误差补偿方法,通过对工件NC代码进行优化来提高数控机床精度。首先,通过对测量误差数据进行拟合,建立每个轴的基本误差项的优化多项式,根据误差定义将多项... 提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的数控机床几何误差补偿方法,通过对工件NC代码进行优化来提高数控机床精度。首先,通过对测量误差数据进行拟合,建立每个轴的基本误差项的优化多项式,根据误差定义将多项式常数项设为0,通过F检验来确定最佳多项式拟合阶数。其次,利用机床的正和逆运动学建立刀具位姿与NC代码之间的双向转换,通过SmartCNC500_DRTD五轴机床的后置处理器生成NC代码,将理想NC代码的刀具位姿引入几何误差模型建立数学表达式。最后,提出一种基于PSO算法的NC代码优化方法,将粒子定义为刀具位姿,初始粒子围绕理想刀具位姿生成,改进粒子移动方法以避免局部最优。工件切削实验表明该方法能够得到较优的NC代码,提高了机床的加工精度,验证了本文方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 五轴数控机床 几何误差 参数化模型 粒子群优化 误差补偿
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工件分特征下的五轴数控机床关键几何误差分析与补偿方法 被引量:11
12
作者 卢成伟 钱博增 +1 位作者 王慧敏 项四通 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第14期1646-1653,共8页
提出了工件分特征下的五轴数控机床关键几何误差分析与补偿方法,将复杂工件进行特征分解,通过灵敏度分析辨识工件分特征下的关键几何误差并补偿,从而提高工件整体加工精度。以某一复杂工件为例,首先,将其分解为平面、斜面、圆柱和圆锥... 提出了工件分特征下的五轴数控机床关键几何误差分析与补偿方法,将复杂工件进行特征分解,通过灵敏度分析辨识工件分特征下的关键几何误差并补偿,从而提高工件整体加工精度。以某一复杂工件为例,首先,将其分解为平面、斜面、圆柱和圆锥台四个典型特征;然后,基于灵敏度分析分别辨识出各典型特征对应的关键几何误差;最后,分特征地进行误差补偿。在AC双转台五轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明,辨识得到的关键几何误差灵敏度系数之和占比均大于90%,补偿后工件四个典型特征的加工精度提高了20%~30%。研究结果表明,所提方法能有效辨识不同工件分特征下的关键几何误差,从而提高复杂工件的加工精度。 展开更多
关键词 五轴数控机床 分特征 灵敏度分析 关键几何误差 误差补偿
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基于西门子840D数控系统的龙门五轴数控机床几何误差补偿软件开发 被引量:11
13
作者 周显峰 李杰 +1 位作者 刘辛军 陈俊宇 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第5期164-171,共8页
基于西门子840D数控系统垂度误差补偿功能,开发一种龙门五轴数控机床几何误差补偿软件。该软件通过导入给定检测策略下激光干涉仪与R-test的检测数据以及辅助工装的几何参数建立辨识方程组,通过十三线辨识方法实现平动轴几何误差辨识,... 基于西门子840D数控系统垂度误差补偿功能,开发一种龙门五轴数控机床几何误差补偿软件。该软件通过导入给定检测策略下激光干涉仪与R-test的检测数据以及辅助工装的几何参数建立辨识方程组,通过十三线辨识方法实现平动轴几何误差辨识,通过偏置球心R-test方法实现转动轴几何误差辨识,以西门子840D数控系统垂度误差补偿文件为模板,输出可被数控系统自动识别的误差补偿文件,最后通过装载补偿文件实现机床几何误差的自动补偿。该软件内部集成几何误差检测策略,将辨识算法和补偿技术进行自动化封装,避免了误差辨识和补偿过程的繁琐性,有效提升了几何误差补偿效率。 展开更多
关键词 五轴数控机床 几何误差辨识 十三线法 R-test 误差补偿
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基于多体系统理论的车铣中心空间误差模型分析 被引量:9
14
作者 刘启东 徐春广 《组合机床与自动化加工技术》 2005年第5期55-58,共4页
数控机床的误差建模是进行机床运动设计、精度分析和误差补偿的关键技术,也是保证机床加工精度的重要环节。本文利用多体系统理论来构建超精密数控机床的几何误差模型,该模型简便、明确,不受机床结构和运动复杂程度的限制,为计算机床误... 数控机床的误差建模是进行机床运动设计、精度分析和误差补偿的关键技术,也是保证机床加工精度的重要环节。本文利用多体系统理论来构建超精密数控机床的几何误差模型,该模型简便、明确,不受机床结构和运动复杂程度的限制,为计算机床误差、实现误差补偿和修正控制指令提供了理论依据。在机床实际应用中,可以利用由精密机床误差建模所推导出的几何位置误差来修正理想加工指令,控制机床的实际运动,从而实现几何误差补偿,提高机床加工精度。 展开更多
关键词 精密数控机床 几何误差 误差建模 多体系统
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基于插值算法的数控机床复合误差补偿技术 被引量:9
15
作者 王维 杨建国 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期12-15,21,共5页
为提高数控机床的加工精度,提出了基于线性插值法和牛顿插值法的数控机床几何与热的复合误差建模方法,并利用数控系统外部机床坐标系的偏置功能,应用自行研发的综合误差实时补偿系统进行误差在线实时补偿.结果表明:所提出的模型具有计... 为提高数控机床的加工精度,提出了基于线性插值法和牛顿插值法的数控机床几何与热的复合误差建模方法,并利用数控系统外部机床坐标系的偏置功能,应用自行研发的综合误差实时补偿系统进行误差在线实时补偿.结果表明:所提出的模型具有计算简便、预测精度高等优点,可用于各种复杂加工场合中的数控机床几何误差与热误差的实时补偿. 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 热误差 误差补偿系统 误差实时补偿
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TDI CCD交错拼接推扫相机严格几何模型构建与优化 被引量:8
16
作者 孟伟灿 朱述龙 +3 位作者 曹闻 朱永丰 高翔 曹帆之 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期1340-1350,共11页
时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)交错拼接推扫相机,是指焦平面上交错成两行排列多个TDI CCD阵列,并采用推扫成像方式的光学相机。为兼顾空间分辨率与地面覆盖宽度,当前较多的高分辨率光学遥感卫星都搭载了此类相机。本文总结了此类... 时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)交错拼接推扫相机,是指焦平面上交错成两行排列多个TDI CCD阵列,并采用推扫成像方式的光学相机。为兼顾空间分辨率与地面覆盖宽度,当前较多的高分辨率光学遥感卫星都搭载了此类相机。本文总结了此类相机的成像原理和特点,基于成像瞬间多片CCD共享一套外方位元素的特点构建了该类相机的"整体几何模型"。针对定位过程中的外部误差和内部误差,基于整体几何模型设计了相应的内外误差补偿方案,对该类相机几何模型的优化进行了研究。以8片TDI CCD交错拼接的天绘一号(TH-1)卫星高分相机原始影像为试验数据设计了多组试验对本文方法进行验证。结果表明:本文的整体几何模型可严格描述该类相机的原始几何物像关系;仅进行外部误差补偿时,影像定位精度显著提升,但各分片CCD影像残留有不同的系统误差;仅进行内部误差补偿时,影像定位精度没有显著提升,但各分片CCD影像定位精度的一致性得到明显改善;对内部、外部误差均补偿后,影像在X、Y、Z方向的定位精度皆优于2m,且各分片CCD影像定位精度具备一致性;将计算出的内部误差补偿参数应用于成像时间间隔22d的其他多景影像时仍达到了同样的定位精度。 展开更多
关键词 交错拼接 推扫式相机 严格几何模型 外部误差补偿 内部误差补偿
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基于旋量理论的数控机床几何误差分离与补偿方法研究 被引量:8
17
作者 黄华 杨杰 +1 位作者 侯宏天 郭润兰 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第6期133-137,152,共6页
针对机床制造和装配过程中产生的几何误差,建殳一种通用的、系统的机床几何误差模型与补偿方法。首先以旋量理论与多体运动学理论为基础,从机床单个运动链到机床整体进行分析并建立了一种通用的误差模型,该模型可分离出影响可补偿与不... 针对机床制造和装配过程中产生的几何误差,建殳一种通用的、系统的机床几何误差模型与补偿方法。首先以旋量理论与多体运动学理论为基础,从机床单个运动链到机床整体进行分析并建立了一种通用的误差模型,该模型可分离出影响可补偿与不可补偿位姿误差的几何误差源。然后基于得到的12项可补偿几何误差利用激光干涉仪进行几何误差测量、补偿实验。为了验证补偿效果,利用球杆仪进行了补偿前后的对比实验。实验结果表明:经过补偿后机床的垂直度提高了16%,圆度提高了37%。证明了所提出的建模和补偿方法可有效提高机床加工精度。 展开更多
关键词 旋量理论 几何误差 误差分离 误差补偿
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磨齿机在机检测机构几何误差链建模与补偿 被引量:8
18
作者 杨勇明 汪中厚 +2 位作者 刘欣荣 陈敢 久保爱三 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期9-19,共11页
由于几何误差的影响,现有研究主要考虑末端机构或关键运动轴几何误差补偿,尚缺逐次补偿运动轴几何误差。为了避免形成在机检测机构几何误差链而产生误差累积效应,有效提升在机检测精度。根据自主研发卧式磨齿机在机检测原理,基于多刚体... 由于几何误差的影响,现有研究主要考虑末端机构或关键运动轴几何误差补偿,尚缺逐次补偿运动轴几何误差。为了避免形成在机检测机构几何误差链而产生误差累积效应,有效提升在机检测精度。根据自主研发卧式磨齿机在机检测原理,基于多刚体系统运动学和齐次坐标变换理论,建立在机检测机构几何误差链模型。逐次识别并补偿几何误差链中运动轴几何误差后,进行了磨齿机标准样板齿轮检测实验。结果表明:误差补偿前后,齿向精度均为4级;误差补偿后,齿形精度提高4个等级,为4级精度,与格里森检测实验结果相吻合。结果验证了模型的正确性,有望在磨齿机高精度在机检测系统中推广使用。 展开更多
关键词 几何误差链 误差累积效应 误差补偿 在机检测 磨齿机
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数控机床几何误差研究现状与展望 被引量:8
19
作者 季泽平 田春苗 郭世杰 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第22期65-77,共13页
几何误差是影响数控机床空间精度的重要因素之一,误差项多、产生机理复杂且各个误差项之间存在耦合作用,直接影响机床的加工精度。因此,对几何误差进行研究与分析至关重要。综述了近年来国内外数控机床几何误差的研究现状,包括几何误差... 几何误差是影响数控机床空间精度的重要因素之一,误差项多、产生机理复杂且各个误差项之间存在耦合作用,直接影响机床的加工精度。因此,对几何误差进行研究与分析至关重要。综述了近年来国内外数控机床几何误差的研究现状,包括几何误差建模、几何误差测量、几何误差项分析和几何误差补偿4个方面;总结了现有建模方法、测量方法、几何误差项分析方法以及补偿方法的优点与不足;从装备制造业角度出发,展望了未来数控机床几何误差的研究方向。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 建模方法 测量方法 补偿方法
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数控机床几何误差补偿器的实验研究 被引量:6
20
作者 范晋伟 杨万然 +1 位作者 陈文 朱晓勇 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第2期160-161,共2页
介绍一种由单片机控制的数控机床几何误差补偿器。误差补偿的原理主要是运用多体系统运动学理论建立机床几何误差模型,用单片机控制固化在程序存储器内的误差补偿程序完成补偿任务,并通过RS-232C实现数控机床与误差补偿器的通信与数据... 介绍一种由单片机控制的数控机床几何误差补偿器。误差补偿的原理主要是运用多体系统运动学理论建立机床几何误差模型,用单片机控制固化在程序存储器内的误差补偿程序完成补偿任务,并通过RS-232C实现数控机床与误差补偿器的通信与数据交换。 展开更多
关键词 数控机床 多体系统理论 几何误差补偿 单片机
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