第八章 數(shù)控車(chē)床幾何和熱誤差綜合實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例ppt課件

1、8.1 幾何和熱誤差綜合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化幾何和熱誤差綜合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化8.2 誤差元素檢測(cè)和建模誤差元素檢測(cè)和建模 8.2.1 溫度傳感器的布置溫度傳感器的布置 8.2.2 與機(jī)床拖板位置有關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模與機(jī)床拖板位置有關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模 8.2.3 與機(jī)床拖板位置無(wú)關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模與機(jī)床拖板位置無(wú)關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模8.3 誤差補(bǔ)償系統(tǒng)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)8.4 誤差補(bǔ)償效果檢驗(yàn)誤差補(bǔ)償效果檢驗(yàn) 8.4.1 主軸熱漂誤差檢驗(yàn)主軸熱漂誤差檢驗(yàn) 8.4.2 對(duì)角斜線檢驗(yàn)對(duì)角斜線檢驗(yàn) 8.4.3 實(shí)際補(bǔ)償切削效果檢驗(yàn)實(shí)際補(bǔ)償切削效果檢驗(yàn)8.1 幾何和熱誤差綜合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化幾何和熱誤差綜

2、合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化 8.1.1 數(shù)控雙主軸車(chē)床運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及其誤差元素?cái)?shù)控雙主軸車(chē)床運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及其誤差元素 (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 如下圖，數(shù)控雙主軸車(chē)床如下圖，數(shù)控雙主軸車(chē)床Saginaw Machine System有左、右二根主軸和分別稱(chēng)有左、右二根主軸和分別稱(chēng)X軸、軸、Z軸、軸、U軸和軸和W軸的四根軸的四根運(yùn)動(dòng)軸。運(yùn)動(dòng)軸。Z軸移動(dòng)大拖板作上下運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)距離為軸移動(dòng)大拖板作上下運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)距離為175mm；X軸移動(dòng)中拖板作左右運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)距離為軸移動(dòng)中拖板作左右運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)距離為70mm；U軸移動(dòng)左小拖板左軸切削刀架基座作左右運(yùn)動(dòng)，其軸移動(dòng)左小拖板左軸切削刀架基座作左右運(yùn)動(dòng)，

3、其移動(dòng)距離為移動(dòng)距離為25mm；W軸移動(dòng)右小拖板右軸切削刀架基軸移動(dòng)右小拖板右軸切削刀架基座作上下運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)距離為座作上下運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)距離為25mm。其中，左、右二。其中，左、右二小拖板疊在中拖板上作移動(dòng)，中拖板疊在大拖板上作移動(dòng)。小拖板疊在中拖板上作移動(dòng)，中拖板疊在大拖板上作移動(dòng)。從結(jié)構(gòu)中還可知左、右二主軸合用大、中拖板。本機(jī)床有從結(jié)構(gòu)中還可知左、右二主軸合用大、中拖板。本機(jī)床有左、右二根主軸，需推導(dǎo)左、右兩個(gè)誤差綜合數(shù)學(xué)模型。左、右二根主軸，需推導(dǎo)左、右兩個(gè)誤差綜合數(shù)學(xué)模型。XZ500UW000Oleft spindleright spindleACDFELR (2) 誤差元素誤差元素

4、影響這臺(tái)機(jī)床精度的主要誤差元素有影響這臺(tái)機(jī)床精度的主要誤差元素有23個(gè)：個(gè)： 1有關(guān)主軸：左、右主軸有關(guān)主軸：左、右主軸L、R坐標(biāo)系相對(duì)于參考系坐標(biāo)系相對(duì)于參考系A(chǔ)坐標(biāo)系在坐標(biāo)系在X方向方向和和Z方向的熱漂移方向的熱漂移 、 和和 、 ； 2有關(guān)有關(guān)Z軸：線性位移誤差軸：線性位移誤差 ，直線度誤差，直線度誤差 ，轉(zhuǎn)角誤差，轉(zhuǎn)角誤差 ，原點(diǎn)，原點(diǎn)C坐標(biāo)系熱漂移坐標(biāo)系熱漂移 和和 ； 3有關(guān)有關(guān)X軸：線性位移誤差軸：線性位移誤差 ，直線度誤差，直線度誤差 ，轉(zhuǎn)角誤差，轉(zhuǎn)角誤差 ，原點(diǎn)，原點(diǎn)D坐標(biāo)系熱漂移坐標(biāo)系熱漂移 和和 ； 4有關(guān)有關(guān)U軸：線性位移誤差軸：線性位移誤差 ，原點(diǎn)，原點(diǎn)E坐標(biāo)系熱漂移

5、坐標(biāo)系熱漂移 和和 ； 5有關(guān)有關(guān)W軸：線性位移誤差軸：線性位移誤差 ，原點(diǎn)，原點(diǎn)F坐標(biāo)系熱漂移坐標(biāo)系熱漂移 和和 ； 6其它：其它：X和和Z軸垂直度誤差軸垂直度誤差 ，左、右主軸和，左、右主軸和Z軸平行度誤差軸平行度誤差 、 。rslxrslzrsrxrsrzzzxzyzrzxrzzxxzxyxzxxzxzxuxuxxuzzwxwxxwzSxzPzslPzsr8.1.2 誤差運(yùn)動(dòng)綜合計(jì)算誤差運(yùn)動(dòng)綜合計(jì)算 (1) 坐標(biāo)系設(shè)立和變換矩陣坐標(biāo)系設(shè)立和變換矩陣 所設(shè)轉(zhuǎn)化坐標(biāo)系如前圖。另外，根據(jù)空間平面坐標(biāo)系變化公所設(shè)轉(zhuǎn)化坐標(biāo)系如前圖。另外，根據(jù)空間平面坐標(biāo)系變化公式，又考慮到機(jī)床角度誤差變化很小，得

6、出了各變化矩陣。式，又考慮到機(jī)床角度誤差變化很小，得出了各變化矩陣。 1參考坐標(biāo)系參考坐標(biāo)系A(chǔ)：設(shè)在機(jī)床床身上，：設(shè)在機(jī)床床身上，ZA軸平行于大拖板運(yùn)動(dòng)軸平行于大拖板運(yùn)動(dòng)軌跡直線度誤差軌跡直線度誤差 ）的中心線，）的中心線，XA軸位于軸位于Z軸和軸和X軸組成的平軸組成的平面上。面上。 2坐標(biāo)系坐標(biāo)系L：設(shè)在左主軸上，隨左主軸移動(dòng)而移動(dòng)，：設(shè)在左主軸上，隨左主軸移動(dòng)而移動(dòng)，ZL軸平軸平行于左工件中心線左主軸頂尖和左尾架頂尖的連線），行于左工件中心線左主軸頂尖和左尾架頂尖的連線），XL軸位軸位于于Z軸和軸和X軸組成的平面上，故從坐標(biāo)系軸組成的平面上，故從坐標(biāo)系L到坐標(biāo)系到坐標(biāo)系A(chǔ)的變換矩陣的變換矩

7、陣為為式中式中 為左主軸和為左主軸和ZA軸的平行度誤差，軸的平行度誤差， 和和 為坐標(biāo)系為坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系和坐標(biāo)系L之間之間X向和向和 Z向的距離。向的距離。 3坐標(biāo)系坐標(biāo)系R：設(shè)在右主軸上，隨右主軸移動(dòng)而移動(dòng)，：設(shè)在右主軸上，隨右主軸移動(dòng)而移動(dòng)，ZR 軸軸平行于右工件中心線右主軸頂尖和右尾架頂尖的連線），平行于右工件中心線右主軸頂尖和右尾架頂尖的連線），XR 軸軸位于位于Z軸和軸和X軸組成的平面上，故從坐標(biāo)系軸組成的平面上，故從坐標(biāo)系R到坐標(biāo)系到坐標(biāo)系A(chǔ)的變換矩的變換矩陣為陣為式中式中 為右主軸和為右主軸和ZA軸的平行度誤差，軸的平行度誤差， 和和 為坐標(biāo)系為坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系和坐標(biāo)系R之間之

8、間X向和向和 Z向的距離。向的距離。AL1PzslOALx rslxPzsl1OALz rslz001xzAR1PzsrOARx rsrxPzsr1OARz rsrz001PzslOALxOALzPzsrOARxOARz 4坐標(biāo)系C：設(shè)在大拖板Z軸拖板上，隨大拖板移動(dòng)而移動(dòng)，從坐標(biāo)系C到坐標(biāo)系A(chǔ)的變換矩陣為式中z為大拖板Z軸拖板名義位置， 和 為坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系C之間X向和Z向的距離， 為轉(zhuǎn)角誤差， 為直線度誤差， 為大拖板的線性位移誤差。 5坐標(biāo)系D：設(shè)在中拖板X(qián)軸拖板上，隨中拖板移動(dòng)而移動(dòng)，從坐標(biāo)系D到坐標(biāo)系C的變換矩陣為式中x為中拖板X(qián)軸拖板名義位置， 和 為坐標(biāo)系C和坐標(biāo)系D之間X向和

9、Z向的距離，q1為中拖板直線度誤差dzx的中心線和XC軸坐標(biāo)系C的X軸角度誤差。由于dxz的中心線平行于ZA軸，于是當(dāng)Z=0時(shí)有dzx的中心線和ZC軸坐標(biāo)系C的Z軸之間的角度等于-eyz(0)。又垂直度誤差Sxz定義為二直線度誤差dzx 、dxz，的二根中心線之間夾角和直角的差。因此有AC1yzOACx rzx xzyz1OACz rzz zz z001OACxOACzyzxzzzCD1yxOCDx zxx xx xyx1OCDz zxz zx 1x001OCDxOCDzSxz 1 yz(0)1 Sxz yz(0) 6坐標(biāo)系E：設(shè)在左小拖板U軸拖板上，隨左小拖板移動(dòng)而移動(dòng)，從坐標(biāo)系E到坐標(biāo)系D

10、的變換矩陣為式中u為左小拖板U軸拖板名義位置， 和 為坐標(biāo)系D和坐標(biāo)系E之間X向和Z向的距離。因?yàn)閁軸的行程比較短25mm），故轉(zhuǎn)角誤差、直線度和平行度可忽略。 7坐標(biāo)系F：設(shè)在右小拖板W軸拖板上，隨右小拖板移動(dòng)而移動(dòng)，從坐標(biāo)系F到坐標(biāo)系D的變換矩陣為式中w為左小拖板W軸拖板名義位置， 和 為坐標(biāo)系D和坐標(biāo)系F之間X向和Z向的距離。因?yàn)閃軸的行程比較短25mm），故轉(zhuǎn)角誤差、直線度和平行度忽略。 DE10ODEx xux xu u01ODEz xuz001ODExODEzDF10ODFx xwx01ODFz xwz zw w001ODFxODFz 8設(shè)分別相對(duì)于坐標(biāo)系E、F為左右二刀架基座的左

11、、右二邊刀尖的位置為則相對(duì)于參考坐標(biāo)系A(chǔ)的左、右二邊刀尖位置為 TETxTz1 ， TFrTxrTzr1TAACCDDETE TArACCDDFTFr (2) 誤差運(yùn)動(dòng)綜合數(shù)學(xué)模型誤差運(yùn)動(dòng)綜合數(shù)學(xué)模型 通過(guò)把左右二刀尖坐標(biāo)位置從刀架基座坐標(biāo)系通過(guò)把左右二刀尖坐標(biāo)位置從刀架基座坐標(biāo)系E、F變換到工件坐標(biāo)系變換到工件坐標(biāo)系L、R并設(shè)定所有誤差為零，則可得左右二刀尖相對(duì)于工件的理想坐標(biāo)位置為并設(shè)定所有誤差為零，則可得左右二刀尖相對(duì)于工件的理想坐標(biāo)位置為因此可得因此可得 WLLAACCDDETE所有誤差=0其中LAinv(AL) WRRAACCDDETE所有誤差=0其中RAinv(AR)WLOACx

12、OALx OCDx ODEx Tx x uOACz OALz OCDz ODEz Tz z1 WROACx OARx OCDx ODFx Txr xOACz OARz OCDz ODFz Tzr z w1 在參考系A(chǔ)中，比較刀尖實(shí)際位置和理想位置，則可得誤差綜合數(shù)學(xué)模型或稱(chēng)綜合誤差為代入各變換矩陣，整理后可得左主軸綜合誤差和右主軸綜合誤差。 對(duì)于左主軸，X、Z二個(gè)方向的綜合誤差分別為 WA TA WAACCDDETEALWLWAr TAr WArACCDDFTFrARWRWx xx xz xu (ODEz Tz)yx (OCDz ODEzTz)yz (OACz OALz OCDz ODEz T

13、z z) Pzslrzx zxx xux rslxWz zx zz (ODEx Tx u)yx (OCDx ODEx Txx u)yz (x u)Sxz (OACx OALx OCDx ODExTx x u) Pzsl uyx(0) (x u)yz(0)rzz zxz xuz rslz 對(duì)于右主軸，X、Z二個(gè)方向的綜合誤差分別為 綜合誤差公式包含了23個(gè)誤差因子。因?yàn)閁、W軸行程僅25mm，故其直線度誤差、轉(zhuǎn)角誤差和平行度誤差忽略。Wxr xx xz (ODFz Tzr w)yx (OCDz ODFz Tzrw) yz (OACz OARz OCDz ODFz Tzr z w) PzsrwSx

14、z wyx(0) wyz(0) rzx zxx xwx rsrx Wzr zx zz zw (ODFx Txr)yx (OCDx ODFx Txrx)yz x Sxz (OACx OARx OCDx ODFx Txrx) Pzsr xyz(0) rzz zxz xwz rsrz (3) 幾何和熱誤差綜合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化幾何和熱誤差綜合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化 上面已得綜合誤差公式，但公式中的一些常數(shù)或項(xiàng)數(shù)還得通過(guò)測(cè)量坐上面已得綜合誤差公式，但公式中的一些常數(shù)或項(xiàng)數(shù)還得通過(guò)測(cè)量坐標(biāo)系的設(shè)立等來(lái)確定。標(biāo)系的設(shè)立等來(lái)確定。ZLleft spindleright spindleXXZL = 500 mm28x =

15、 32.882, z = -121, u = 0, w = 0O2O1OR1414OL測(cè)量坐標(biāo)系 對(duì)于本機(jī)床，考慮到測(cè)量方便、一般加工工件形狀尺寸等，所設(shè)測(cè)量坐標(biāo)系如前圖對(duì)應(yīng)參見(jiàn)誤差數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)中所設(shè)坐標(biāo)系圖）。 （1OL為左主軸坐標(biāo)系L的原點(diǎn)，距左主軸中心線左14mm、左主軸頂尖O1上28mm。 （2OR為右主軸坐標(biāo)系R的原點(diǎn)，距右主軸中心線左14mm、右主軸頂尖O2上28mm。 （3運(yùn)動(dòng)U、W軸拖板至零位u = w = 0），運(yùn)動(dòng)X、Z軸拖板至控制器讀數(shù)x = 32.882, z = -121，調(diào)整左、右刀尖位置分別與OL 、OR二點(diǎn)重合。此時(shí)位置就是測(cè)量系統(tǒng)的零位當(dāng)拖板或刀架移動(dòng)至最上最

16、左時(shí)，為機(jī)床位置的零位）。 （4各坐標(biāo)原點(diǎn)OA、OC、OD和OE設(shè)置重合于OL點(diǎn)位置，因此有：OALX = OALZ = OACX = OACZ = OCDX = OCDZ = ODEX = ODEZ = 0 。 （5OF設(shè)置重合于OR點(diǎn)位置，因此有：OALX = L，ODFX = L，OARZ = ODFZ = 0，其中L為二主軸之間距離。把上面選擇的常數(shù)代入綜合數(shù)學(xué)模型可得：Wx xx xz xu Tzyx yz (Tz z) Pzslrzx zxx xux rslxWz zx zz (Tx u)yx (Tx x u)yz (xu)Sxz (Tx x u) Pzsl u yx(0) (x

17、u)yz(0)rzz zxz xuz rslz) Wxr xx xz (Tzr w)yx (Tzr w) yz (Tzr zw) Pzsr w Sxz w yx(0) w yz(0) rzx zxxxwx rsrxWzr zx zz zw (L Txr)yx (L Txr x) yzxSxz (Txr x) Pzsr x yz(0) rzz zxz xwzrsrz誤差綜合模型可進(jìn)一步簡(jiǎn)化如下。 （1由于u和w僅用于誤差補(bǔ)償而不用于切削加工循環(huán)，故它們的值很小。因而，u和w及沿此二軸的誤差元素都可忽略。 （2由于X軸直線度小于 0.4 mm，Z軸直線度小于 1.5 mm，故可忽略。 （3由于刀具

18、坐標(biāo)系的原點(diǎn)OL和OR位于刀尖上，故 （4原點(diǎn)熱漂移和主軸熱漂移具體測(cè)量計(jì)算如下： + + - = + + + = 同理可得而 、 、 、 為左、右小拖板刀架相對(duì)于左、右主軸工件的熱漂移誤差。只要把位移傳感器的基座固定在刀架上測(cè)主軸或工件即可得到這些位移。然后，結(jié)合機(jī)床各點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)多元回歸理論進(jìn)行誤差模型的擬合。 Tx Tz Txr Tzr 0rzxzxxxuxrslxrzxzxxxuxsrlxsulxrzz + zxz + xuz- rslz= sulzrzx + zxx + xwx- rsrx= swrxrzz + zxz + xwz- rsrz= swrzsulxsulzswrxs

19、wrz 最后可得： 有關(guān)符號(hào)說(shuō)明如下： （1如刀尖相對(duì)于工件作接近運(yùn)動(dòng)，則DW為正； （2如U或W坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于左或右主軸作接近運(yùn)動(dòng)，則Dsul或Dswr為正；Wx xx sulxz PzslWz zz xyz x Sxz x Pzsl sulzWxr xx z Pzsr swrxWzrzz L yx (L x) yz xSxz x Pzsr swrzZSPZS （3如下圖，主軸中心線S位于Z軸的右邊，則兩軸平行度Pzs為正，否則為負(fù)。8.2 誤差元素檢測(cè)和建模誤差元素檢測(cè)和建模 在雙主軸車(chē)床的幾何和熱誤差元素檢測(cè)中，使用二在雙主軸車(chē)床的幾何和熱誤差元素檢測(cè)中，使用二種檢測(cè)儀器：激光測(cè)量系

20、統(tǒng)和位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)。使種檢測(cè)儀器：激光測(cè)量系統(tǒng)和位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)。使用激光測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)與機(jī)床拖板位置有關(guān)的誤差元素和用激光測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)與機(jī)床拖板位置有關(guān)的誤差元素和垂直度誤差，使用位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)與機(jī)床拖板垂直度誤差，使用位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)與機(jī)床拖板位置無(wú)關(guān)的誤差元素，如主軸熱漂移誤差和原點(diǎn)熱漂移位置無(wú)關(guān)的誤差元素，如主軸熱漂移誤差和原點(diǎn)熱漂移誤差。機(jī)床溫度場(chǎng)和拖板位置與誤差測(cè)量一起同時(shí)被記誤差。機(jī)床溫度場(chǎng)和拖板位置與誤差測(cè)量一起同時(shí)被記錄下來(lái)。然后，作為機(jī)床拖板位置和溫度場(chǎng)的函數(shù)對(duì)誤錄下來(lái)。然后，作為機(jī)床拖板位置和溫度場(chǎng)的函數(shù)對(duì)誤差元素進(jìn)行建模。差元素進(jìn)行建模。 8.2.1

21、溫度傳感器的布置溫度傳感器的布置 如后圖所示，如后圖所示，36個(gè)個(gè)RTDResistance Temperature Detector，電阻溫度計(jì)溫度傳感器被安裝在機(jī)床上檢測(cè)，電阻溫度計(jì)溫度傳感器被安裝在機(jī)床上檢測(cè)溫度場(chǎng)。在用于誤差模型中的機(jī)床上關(guān)鍵溫度點(diǎn)選擇中，溫度場(chǎng)。在用于誤差模型中的機(jī)床上關(guān)鍵溫度點(diǎn)選擇中，根據(jù)第四章論述的溫度傳感器多維布置選擇策略，首先，根據(jù)第四章論述的溫度傳感器多維布置選擇策略，首先，由主因素策略及模糊聚類(lèi)，得到了與熱誤差關(guān)系比較大由主因素策略及模糊聚類(lèi)，得到了與熱誤差關(guān)系比較大的溫度點(diǎn)有見(jiàn)表的溫度點(diǎn)有見(jiàn)表8-1的傳感器號(hào)及后圖中對(duì)應(yīng)的傳感器的傳感器號(hào)及后圖中對(duì)應(yīng)的傳

22、感器布置位置）：布置位置）：#1、#3、#5、#6、#11、#12、#13、#15、#16、#18、#20、#23、#25、#26、#28、#30、#32、#34、#35、#36，共，共20個(gè)，排除了個(gè)，排除了16個(gè)與熱誤差相關(guān)系數(shù)比較個(gè)與熱誤差相關(guān)系數(shù)比較小的溫度點(diǎn)；然后，由互不相關(guān)策略及模糊聚類(lèi)，得到小的溫度點(diǎn)；然后，由互不相關(guān)策略及模糊聚類(lèi)，得到#6與與#5等類(lèi)，等類(lèi)，#25與與#23等類(lèi)，等類(lèi)，#28與與#26等類(lèi)，等類(lèi)，#36與與#35等類(lèi)，共等類(lèi)，共4對(duì)溫度之間相關(guān)性強(qiáng)的對(duì)溫度之間相關(guān)性強(qiáng)的“同胞兄弟同胞兄弟”，在等類(lèi)，在等類(lèi)溫度點(diǎn)中選擇一個(gè)溫度點(diǎn)中選擇一個(gè)“代表時(shí)，考慮到中拖板代

23、表時(shí)，考慮到中拖板X(qián)軸拖板軸拖板的運(yùn)動(dòng)絲桿在機(jī)床左邊機(jī)床左邊溫度略敏感于右邊的運(yùn)動(dòng)絲桿在機(jī)床左邊機(jī)床左邊溫度略敏感于右邊及傳感器安裝方便集中布線），故采用及傳感器安裝方便集中布線），故采用“統(tǒng)一從左選統(tǒng)一從左選原則，排除了原則，排除了#6、#25、#28、#36。另外，在關(guān)鍵溫度。另外，在關(guān)鍵溫度點(diǎn)的選擇中，還分析了機(jī)床結(jié)構(gòu)及熱變形模態(tài)；最后，點(diǎn)的選擇中，還分析了機(jī)床結(jié)構(gòu)及熱變形模態(tài)；最后，僅僅16個(gè)傳感器被用于建模而聯(lián)接到個(gè)傳感器被用于建模而聯(lián)接到A/D板。表板。表8-1列出了列出了從從36個(gè)傳感器中選出關(guān)鍵個(gè)傳感器中選出關(guān)鍵16個(gè)聯(lián)接到個(gè)聯(lián)接到A/D板的各通道。最板的各通道。最終用于建模的

24、終用于建模的16個(gè)溫度傳感器布置見(jiàn)示意圖。個(gè)溫度傳感器布置見(jiàn)示意圖。LH tstk upper housingLH lower columnMid bridgeLH lower bridgeZ-axisW-axisU-axisX-axis1 17 78 82 21 1 1 13 34 46 65 59 91 1 0 02 2 9 92 2 8 82 2 5 53 3 6 62 2 4 41 1 2 22 2 2 22 2 6 62 2 7 72 2 3 31 1 7 73 3 1 13 3 2 23 3 3 33 3 4 41 1 4 42 2 1 12 2 0 01 1 5 51 1 8 8

25、1 1 9 93 3 5 53 3 0 01 1 6 61 1 3 3Z-bscw housingZ-bscw nutZ-bscw support bearingW-bscw housingW-bscw nutRH tstk upper housingRH tstk lower housingRH upper columnRH side columnTref.LH upper columnU-bscw nutLH side columnU-bscw housing X-bscw support bearingX-bscw nutX-bscw housingTref.LH spdl lower

26、bearingLH spdl upper bearingLH spdl lower housingLH spdl upper housingRH spdl upper housingRH spdl lower housingRH spdl upper bearingRH spdl lower bearingMid spdl housingRH upper bridgeRH lower bridgeRH lower columnLH upper bridgeLH tstk lower housing16141513121110987654321Sensor No.Channel No.溫度傳感器

27、在機(jī)床上布置表 8-1 A/D 板通道與溫度傳感器聯(lián)接關(guān)系通道號(hào)通道號(hào)傳感器號(hào)傳感器號(hào)位位 置置通道號(hào)通道號(hào)傳感器號(hào)傳感器號(hào)位位 置置11左主軸上軸承19U 軸螺母2左主軸上軸承1020W 軸軸套23右主軸上軸承21W 軸螺母4右主軸上軸承22左立柱上35左主軸下軸承1123左立柱下6右主軸下軸承24右立柱上7左主軸上軸套25右立柱下 8左主軸下軸套1226左立橋上9右主軸上軸套27左立橋下10右主軸下軸套28右立橋上411中軸套29右立橋下512Z 軸軸套1330橫橋中613Z 軸螺母31左尾架上軸套14Z 軸支撐軸承1432左尾架下軸套715X 軸軸套33右尾架上軸套816X 軸螺母153

28、4右尾架下軸套17X 軸支撐軸承1635左參考溫度918U 軸軸套36右參考溫度XZ500UW000Oleft spindleright spindle1513321 4567 8 910 11121416用于建模的溫度傳感器在機(jī)床上位置8.2.2 與機(jī)床拖板位置有關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模與機(jī)床拖板位置有關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模 這里討論主要影響機(jī)床加工精度的誤差元素。這里討論主要影響機(jī)床加工精度的誤差元素。 （1） X軸誤差元素軸誤差元素 與機(jī)床與機(jī)床X軸拖板位置有關(guān)的誤差元素有線性位移誤差軸拖板位置有關(guān)的誤差元素有線性位移誤差xx、直線度誤差直線度誤差zx和轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)角誤差yx。 1線性位移

29、誤差線性位移誤差xx 表表8-2 X軸線性位移誤差測(cè)量中熱循環(huán)條件軸線性位移誤差測(cè)量中熱循環(huán)條件 如表如表8-2所示的熱循環(huán)條件下測(cè)量機(jī)床線性位移誤差所示的熱循環(huán)條件下測(cè)量機(jī)床線性位移誤差xx，持續(xù)時(shí)間為持續(xù)時(shí)間為7小時(shí)，每小時(shí)，每20分鐘測(cè)量一次。下圖為測(cè)定結(jié)果圖中分鐘測(cè)量一次。下圖為測(cè)定結(jié)果圖中僅列部分結(jié)果）。從圖中可得，隨著機(jī)床受熱溫度提高，誤差曲僅列部分結(jié)果）。從圖中可得，隨著機(jī)床受熱溫度提高，誤差曲線形狀變化不大而曲線斜率有變化。因而，這種誤差元素可分離線形狀變化不大而曲線斜率有變化。因而，這種誤差元素可分離成如下二部分：成如下二部分：熱熱循循環(huán)環(huán)序序號(hào)號(hào)主主軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速X 軸軸進(jìn)進(jìn)

30、給給速速度度Z 軸軸進(jìn)進(jìn)給給速速度度持持續(xù)續(xù)時(shí)時(shí)間間101000 mm/min02.33 hr20000.83 hr301500 mm/min01.67 hr40001 hr501500 mm/min01 hrX-axis travel (mm)displacement error (micron)-16.0-14.0-12.0-10.0-8.0-6.0-4.0-2.00.02.04.0-80.0-70.0-60.0-50.0-40.0-30.0-20.0-10.00.010.0meas. #1meas. #5meas. #12meas. #18fitted. #1fitted. #5fitt

31、ed. #12fitted. #18 xx(Forward) xxx，T）= xxGx）+ xxTT）* x式中 xxGx為X軸線性位移誤差元素的幾何部分，它只和位置x有關(guān)； xxTT為X軸線性位移誤差元素的熱部分，它只和溫度T有關(guān)。X-axis travel (mm)displacem ent error (m icron)-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.0-80.0-70.0-60.0-50.0-40.0-30.0-20.0-10.00.010.0 xx(Forward)time (hr)slope (m icron/m m )-0.0500.0000.0500.100

32、0.1500.2000.2500.01.02.03.04.05.06.07.0measuredpredictedresiduals xx(Forward)（a幾何誤差部分建模（b熱誤差部分建模X軸線性位移誤差的分離 幾何部分和熱部分的分離見(jiàn)前圖。其中圖a為幾何部分，在機(jī)床冷態(tài)時(shí)測(cè)得測(cè)量結(jié)果圖最上曲線，meas.#1），用位置x的多項(xiàng)式擬合可得 xxG(x)=1.1192*10-6x4+8.9455*10-5x3+9.0575*10-4x2-6.2218*10-3x+2.9717*10-1 圖b為熱部分，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間t與機(jī)床溫度有關(guān)），各測(cè)量值measured為各線性位移誤差曲線的擬合線的斜

33、率，每一次測(cè)得的一組誤差數(shù)據(jù)可進(jìn)行直線擬合得一斜率，隨著時(shí)間的變化或機(jī)床溫度的上升，擬合直線越來(lái)越傾斜，即擬合直線的斜率隨著時(shí)間或機(jī)床溫度的變化而變化。經(jīng)相關(guān)計(jì)算和分析，對(duì)此斜率變化影響最大的溫度因素為絲桿溫度T7和螺母溫度T8。故預(yù)報(bào)值predicted用機(jī)床上X軸絲桿相對(duì)環(huán)境溫度（T7 = T7 - T16和X軸螺母相對(duì)環(huán)境溫度（T8 = T8 - T16線性擬合而成有 xxTT）= -2. 7523*10-2 - 4. 9600*10-3 T7 + 3. 3601*10-2 T8 從圖b中可見(jiàn)擬合精度較高，殘差residuals = measured - predicted僅約5 mic

34、ron/mm。 最后再綜合幾何誤差和熱誤差，則X軸線性位移誤差數(shù)學(xué)模型為從前圖中可知，X軸線性位移誤差數(shù)學(xué)模型的擬合fitted或預(yù)報(bào)情況也是很好的。xx 1.1192 106x4 8.9455 105x3 9.0575 104x26.2218 103x 2.9717 101(2.7523 102 4.9600 103T7 3.3601 102T8 ) x 2直線度誤差zx 首先在機(jī)床冷態(tài)下測(cè)量直線度誤差zx，然后加熱機(jī)床一小時(shí)。此誤差在熱循環(huán)中變化極小見(jiàn)圖）。因此可僅用幾何模型描述它。下圖為X軸直線度誤差的測(cè)量值和擬合模型。直線度誤差的數(shù)學(xué)模型為：zx 1.5328106x41.640910

35、4x34.9179103x24.9951102x1.1240101X-axis travel (mm)straightness error (micron)-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5-80.0-60.0-40.0-20.00.020.0forward #1forward #2forward #3backward #1backward #2backward #3fitted forwardfitted backward zxX軸直線度誤差 3轉(zhuǎn)角誤差yx 同理，轉(zhuǎn)角誤差yx不隨機(jī)床熱狀態(tài)變化而變化，因此也可僅用幾何模型描述。測(cè)量和建模結(jié)果見(jiàn)圖。轉(zhuǎn)角誤差的數(shù)學(xué)模型：y

36、x 9.5106108x41.0800105x33.3811104x27.8083103x9.6040102X-axis travel (mm)y aw error (arcsec)-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.2-80.0-60.0-40.0-20.00.020.0forward #1backward #1forward #2backward #2forward #3backward #3fitted forwardfitted backward yx （2Z軸誤差元素軸誤差元素 Z軸誤差元素的檢測(cè)、建模方法和軸誤差元素的檢測(cè)、建模方法和X軸誤差元素相同。

37、軸誤差元素相同。 1線性位移誤差線性位移誤差zz 表表8-3為測(cè)量為測(cè)量Z軸線性位移誤差軸線性位移誤差zz時(shí)的熱循環(huán)情況。測(cè)量和建模結(jié)果、時(shí)的熱循環(huán)情況。測(cè)量和建模結(jié)果、Z軸軸線性位移誤差的分離、線性位移誤差的分離、Z軸線性位移誤差數(shù)學(xué)模型分別如下：軸線性位移誤差數(shù)學(xué)模型分別如下： 表表8-3 Z軸線性位移誤差測(cè)量中熱循環(huán)條件軸線性位移誤差測(cè)量中熱循環(huán)條件熱循環(huán)序號(hào)主軸轉(zhuǎn)速X 軸進(jìn)給速度Z 軸進(jìn)給速度持續(xù)時(shí)間1001500 mm/min2.33 hr20001 hr3001500 mm/min1.5 hr4001000 mm/min1.5 hrZ-axis travel (mm)displac

38、ement error (micron)-10.0-5.00.05.010.015.020.025.0-70.0-20.030.080.0130.0meas. #1meas. #4meas. #7meas. #12meas. #16fitted. #1fitted. #4fitted. #7fitted. #12fitted. #16 zz(Backward)zzzzzzz)13101985.66102469.35106386.6106441.1(0440.1104220.1102196.4106342.3102316.222322243648Z-axis travel (mm)displac

39、ement error (micron)-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.0-60.0-40.0-20.00.020.040.060.080.0100.0120.0140.0 zz(Backward)time (hr)slope (micron/mm)-0.040-0.0200.0000.0200.0400.0600.0800.1000.1200.1400.1600.01.02.03.04.05.06.07.0measuredpredictedresiduals zz(Backward)（b熱誤差部分建模（a)幾何誤差部分建模 2直線度誤差直線度誤差xz 直線度誤差測(cè)量、建模

40、結(jié)果、誤差模型式如下：直線度誤差測(cè)量、建模結(jié)果、誤差模型式如下：xz6.2110109z49.500610 7z34.1038105z22.3975104z0.11831Z-axis travel (mm)straightness error (micron)-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.3-100.0-50.00.050.0100.0150.0backward #1backward #2forward #1forward #2fitted backwardfitted forward xz 3轉(zhuǎn)角誤差轉(zhuǎn)角誤差yz Z軸轉(zhuǎn)角誤差測(cè)量、建模結(jié)果、誤差模型如下：軸轉(zhuǎn)角誤差測(cè)

41、量、建模結(jié)果、誤差模型如下：yz 3.9210109z47.8317107z31.7565105z25.0446105z0.51363Z-axis travel (mm)y aw error (arcsec)-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.2-100.0-50.00.050.0100.0150.0backward #1forward #1backward #2forward #2backward #3forward #3fitted backwardfitted forward yz （3） 其它誤差元素其它誤差元素 其它主要影響機(jī)床精度的誤差元素還有其它主要影

42、響機(jī)床精度的誤差元素還有U和和W軸的誤差元素。由于軸的誤差元素。由于U、W軸軸的行程很短，故僅考慮其線性位移誤差。的行程很短，故僅考慮其線性位移誤差。 1U軸線性位移誤差元素軸線性位移誤差元素xu U軸線性位移誤差元素測(cè)量、建模結(jié)果圖，誤差模型式如下。軸線性位移誤差元素測(cè)量、建模結(jié)果圖，誤差模型式如下。 U-axis travel (mm)displacement error (micron)-10.0-5.00.05.010.015.020.025.030.035.040.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.0forward #1backward #1forward #2back

43、ward #2forward #3backward #3fitted forwardfitted backward xuxu 0.15227 u4 0.48470 u31.7913 u2 3.8209 u 3.1138 2W軸線性位移誤差元素軸線性位移誤差元素zw W軸線性位移誤差元素測(cè)量、建模結(jié)果圖，誤差模型式如下。軸線性位移誤差元素測(cè)量、建模結(jié)果圖，誤差模型式如下。 W-axis travel (mm)displacement error (micron)-5.00.05.010.015.020.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.0forward #1backward #1f

44、orward #2backward #2forward #3backward #3fitted forwardfitted backward zwzw 3.8688102w4 0.14311w30.21723w21.2665w 0.812888.2.3 與機(jī)床拖板位置無(wú)關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模與機(jī)床拖板位置無(wú)關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模 （1） 垂直度誤差垂直度誤差Sxz 在用激光檢測(cè)器檢測(cè)在用激光檢測(cè)器檢測(cè)X軸與軸與Z軸之間的垂直度誤差軸之間的垂直度誤差Sxz中得中得機(jī)床溫度變化對(duì)其影響不大，大約為機(jī)床溫度變化對(duì)其影響不大，大約為 -25 arcsec。 （2） 主軸熱漂移誤差主軸熱漂移誤差 如下圖

45、所示，用電容傳感器測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量熱漂移誤差。傳感器如下圖所示，用電容傳感器測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量熱漂移誤差。傳感器基座固定在左右二刀架上。圖中的基座固定在左右二刀架上。圖中的x、z數(shù)據(jù)表示控制屏幕顯示的數(shù)據(jù)表示控制屏幕顯示的三個(gè)坐標(biāo)位置。在位置三個(gè)坐標(biāo)位置。在位置1上測(cè)量上測(cè)量X方向的熱漂移誤差，在位置方向的熱漂移誤差，在位置3上上測(cè)量測(cè)量Z方向的熱漂移誤差。工件或測(cè)量樣件的尺寸關(guān)系見(jiàn)上方向的熱漂移誤差。工件或測(cè)量樣件的尺寸關(guān)系見(jiàn)上圖?？紤]到測(cè)量由熱變形造成的主軸和圖。考慮到測(cè)量由熱變形造成的主軸和Z軸的平行度誤差，在位軸的平行度誤差，在位置置2上再進(jìn)行上再進(jìn)行X方向的熱漂移誤差測(cè)量。比較位置方向的熱漂移

46、誤差測(cè)量。比較位置1和和2的讀數(shù)可計(jì)的讀數(shù)可計(jì)算出平行度誤差，即：算出平行度誤差，即： Pos. 1Pos. 2Pos. 3207223Pos. 1: x = 32.882, z = -121 Pos. 2: x = 35.514, z = -49 Pos. 3: x = -35, z = -121PzsxxLrad121()式中為位置1與位置2間的距離，本系統(tǒng)設(shè)定為72mm。左、右位置1的讀數(shù)相當(dāng)于 或 ，左、右位置3的讀數(shù)相當(dāng)于 或 。位置1、3的讀數(shù)表達(dá)了機(jī)床主軸在X、Z方向的熱漂移誤差，位置2的讀數(shù)表達(dá)了機(jī)床尾架在X方向的熱漂移誤差。 26.1190.026(D)20.9170.026

47、(d)72115.4820123sulxswrxsulzswrz 在表8-4所列的條件下機(jī)床受熱升溫，間隔一定的時(shí)間如前圖所示用電容傳感器測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量熱漂移誤差。測(cè)量工況分三種：空切削機(jī)床模擬切削加工循環(huán)但不切削工件）、拖板單運(yùn)動(dòng)、主軸單運(yùn)動(dòng)。另外，考慮到實(shí)際應(yīng)用中的切削情況，在最小二乘擬合建模中除了三種測(cè)量工況下獲得的數(shù)據(jù)外還增添了一組機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際切削加工中獲取的工件徑向尺寸數(shù)據(jù)尺寸敏感的X方向），見(jiàn)表8-4。表8-4 熱漂移誤差的檢測(cè) 循環(huán)工況循環(huán)工況主軸運(yùn)動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)X軸運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)Z軸運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間1.空切削模 擬 切 削 加 工 循 環(huán)6 hr2.主軸單運(yùn)動(dòng)800 r/mi

48、n006 hr3.拖板單運(yùn)動(dòng)0750 mm/min 1050 mm/min 6 hr4.實(shí)際切削實(shí) 際 切 削 加 工 循 環(huán)3 hr 下面為左右各三處共六處位置的熱漂移誤差測(cè)量及建模結(jié)果，誤差單位為m。 1左主軸在X方向的熱漂移誤差位置1測(cè)量和建模結(jié)果 左主軸在X方向的熱漂移誤差位置1測(cè)量結(jié)果圖及左主軸在X方向的熱漂移誤差的數(shù)學(xué)模型式如下。 l1 = 2.4 T1 + 1.9 T4 + 4.3 T8 - 8.8 T11 + 7.3 T12 - 4.8 T13 - 0.5 T14 -40.00-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.005.0010

49、.0013579111315171921232527293133353739414345474951535557596163Tim eError(micron)measuredfittedresiduals A ir cutting (6 hours) Spindle turning (6 hours) Slide moving (6 houes) A ctual cutting (3 hours) =2.3602dt1+1.8558dt4+4.2568dt8-18.7641dt11+17.3214dt12-4.8394dt13-0.0341dt14 2左尾架在左尾架在X方向的熱漂移誤差位置方

50、向的熱漂移誤差位置2測(cè)量和建模結(jié)果測(cè)量和建模結(jié)果 左尾架在左尾架在X方向的熱漂移誤差位置方向的熱漂移誤差位置2測(cè)量結(jié)果圖及左尾架在測(cè)量結(jié)果圖及左尾架在X方向的熱漂移誤方向的熱漂移誤差的數(shù)學(xué)模型式如下。差的數(shù)學(xué)模型式如下。 l2 = -3.2 - 0.4 T1 - 4.3 T8 + 6.7 T12 - 6.4 T13 + 6.2 T14 -50.00-40.00-30.00-20.00-10.000.0010.0020.0013579111315171921232527293133353739414345474951535557596163TimeError(Inch)measuredfitte

51、dresiduals Air cutting (6 hours) Spindle turning (6 hours) Slide moving (6 houes) Actual cutting (3 hours) =-3.2203-0.4252dt1-4.2813dt8+6.7456dt12-6.3702dt13+6.2207dt14 3左主軸在Z方向的熱漂移誤差位置3測(cè)量和建模結(jié)果 左主軸在Z方向的熱漂移誤差位置3測(cè)量結(jié)果及左主軸在Z方向的熱漂移誤差的數(shù)學(xué)模型式如下。 l3 = -13.5 + 4.8 T1 + 3.0 T3 + 4.2 T4 - 3.6 T5 + 5.4 T6 - 9.7

52、T13 -20.00-15.00-10.00-5.000.005.0010.0015.0020.0025.00135791113151719212325272931333537394143454749TimeError(micron)measuredfittedresiduals Air cutting (6 hours) Spindle turning (6 hours) Slide moving (6 hours)=-13.5006+4.8087dt1+3.0211dt3+4.1548dt4-3.5749dt5+5.3827dt6-12.7135dt11 4右主軸在X方向的熱漂移誤差位置1

53、測(cè)量和建模結(jié)果 右主軸在X方向的熱漂移誤差位置1測(cè)量結(jié)果圖及右主軸在X方向的熱漂移誤差的數(shù)學(xué)模型式如下。 r1 = 0.3 T2 - 0.6 T4 - 2.0 T8 - 0.7 T12 + 0.4 T13 - 0.5 T15 -35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.005.0010.0013579111315171921232527293133353739414345474951535557596163Tim eError(micron)measuredfittedresidualsA ir cutting (6 hours) Spindle tu

54、rning (6 hours) Slide moving (6 houes) A ctual cutting (3 hours) =0.2409dt2-0.5191dt4-2.06dt8-0.5773dt12+0.3752dt13-0.4046dt15 5右尾架在X方向的熱漂移誤差位置2測(cè)量和建模結(jié)果 右尾架在X方向的熱漂移誤差位置2測(cè)量結(jié)果圖及右尾架在X方向的熱漂移誤差的數(shù)學(xué)模型式如下。 r2 = 14.1 + 9.5 T2 - 8.2 T4 - 6.9 T8 + 5.3 T11 + 0.5 T13 - 1.9 T15 -75.00-65.00-55.00-45.00-35.00-25.00

55、-15.00-5.005.0015.0013579111315171921232527293133353739414345474951535557596163Tim eError(micron)measuredfittedresiduals=34.0855+18.9575dt2-16.1882dt4-11.2261dt8+5.3706dt11+0.0154dt13-1.9034dt15 Air cutting (6 hours) Spindle turning (6 hours) Slide moving (6 houes) Actual cutting (3 hours) 6右主軸在Z方向的

56、熱漂移誤差位置3測(cè)量和建模結(jié)果 右主軸在Z方向的熱漂移誤差位置3測(cè)量結(jié)果圖及右主軸在Z方向的熱漂移誤差的數(shù)學(xué)模型式如下。 r3 = -2.5 - 8.4T2 + 2.5T3 + 9.7T4 - 4.1T5 + 7.5T6 +3.3T10 - 1.0T11 -20.00-15.00-10.00-5.000.005.0010.0015.0020.0025.00135791113151719212325272931333537394143454749Tim eError(micron)measuredfittedresiduals Air cutting (6 hours) Spindle turn

57、ing (6 hours) Slide moving (6 hours)=-2.4963-9.4582dt2+2.52dt3+14.7685dt4-4.1269dt5+7.5042dt6+3.3383dt10-0.9938dt118.3 誤差補(bǔ)償系統(tǒng)誤差補(bǔ)償系統(tǒng) 下圖為誤差檢測(cè)補(bǔ)償控制系統(tǒng)示意圖。補(bǔ)下圖為誤差檢測(cè)補(bǔ)償控制系統(tǒng)示意圖。補(bǔ)償控制系統(tǒng)主要由微機(jī)結(jié)合機(jī)床控制器構(gòu)成。首償控制系統(tǒng)主要由微機(jī)結(jié)合機(jī)床控制器構(gòu)成。首先通過(guò)布置在機(jī)床上的熱傳感器實(shí)時(shí)采集機(jī)床的先通過(guò)布置在機(jī)床上的熱傳感器實(shí)時(shí)采集機(jī)床的溫度信號(hào)和熱誤差有關(guān)），同時(shí)，通過(guò)機(jī)床控溫度信號(hào)和熱誤差有關(guān)），同時(shí)，通過(guò)機(jī)床控制器實(shí)時(shí)采集機(jī)床

58、拖板的運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)和幾何制器實(shí)時(shí)采集機(jī)床拖板的運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)和幾何誤差有關(guān)并通過(guò)誤差有關(guān)并通過(guò)A/D板和輸入輸出接口把這兩板和輸入輸出接口把這兩種信號(hào)送入微機(jī)，根據(jù)綜合誤差數(shù)學(xué)模型，微機(jī)種信號(hào)送入微機(jī)，根據(jù)綜合誤差數(shù)學(xué)模型，微機(jī)算出瞬時(shí)綜合誤差值。然后，把補(bǔ)償值誤差值算出瞬時(shí)綜合誤差值。然后，把補(bǔ)償值誤差值的相反數(shù)送入機(jī)床控制器。機(jī)床控制器再根據(jù)的相反數(shù)送入機(jī)床控制器。機(jī)床控制器再根據(jù)補(bǔ)償值對(duì)刀架進(jìn)行附加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)修正誤差、完補(bǔ)償值對(duì)刀架進(jìn)行附加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)修正誤差、完成實(shí)時(shí)補(bǔ)償。本系統(tǒng)結(jié)合激光測(cè)量?jī)x和位移傳感成實(shí)時(shí)補(bǔ)償。本系統(tǒng)結(jié)合激光測(cè)量?jī)x和位移傳感器及一些接口電路則為機(jī)床幾何誤差、熱誤差測(cè)器及

59、一些接口電路則為機(jī)床幾何誤差、熱誤差測(cè)量系統(tǒng)。量系統(tǒng)。 C N C 控控制制器器輸入 輸出工件加工程序機(jī)機(jī)床床 溫度傳感器激光測(cè)量微微機(jī)機(jī)輸出 輸入 A/D 板接口平面誤差綜合數(shù)學(xué)模型幾何誤差、熱誤差元素計(jì)算誤差元素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)放大器放大器補(bǔ)償信號(hào)位置溫度主軸熱漂幾何誤差位移傳感器8.4 誤差補(bǔ)償效果檢驗(yàn)誤差補(bǔ)償效果檢驗(yàn) 以三種方式進(jìn)行誤差補(bǔ)償效果的檢驗(yàn)：主以三種方式進(jìn)行誤差補(bǔ)償效果的檢驗(yàn)：主軸熱漂誤差檢驗(yàn)、對(duì)角斜線檢驗(yàn)和實(shí)際補(bǔ)償切軸熱漂誤差檢驗(yàn)、對(duì)角斜線檢驗(yàn)和實(shí)際補(bǔ)償切削效果檢驗(yàn)。削效果檢驗(yàn)。 8.4.1 主軸熱漂誤差檢驗(yàn)主軸熱漂誤差檢驗(yàn) 主軸熱漂誤差檢驗(yàn)設(shè)置仍如檢測(cè)。機(jī)床運(yùn)動(dòng)主軸熱漂誤差檢驗(yàn)設(shè)置

60、仍如檢測(cè)。機(jī)床運(yùn)動(dòng)和受熱情況也與前所述的主軸熱漂誤差測(cè)量基和受熱情況也與前所述的主軸熱漂誤差測(cè)量基本相同。在每次數(shù)據(jù)采集中，分別采集補(bǔ)償本相同。在每次數(shù)據(jù)采集中，分別采集補(bǔ)償w/comp.）和不補(bǔ)償）和不補(bǔ)償w/o comp.）兩組數(shù)據(jù)）兩組數(shù)據(jù)以作比較。下面一系列圖為主軸熱漂誤差補(bǔ)償以作比較。下面一系列圖為主軸熱漂誤差補(bǔ)償效果檢驗(yàn)結(jié)果。由圖可見(jiàn)，主軸熱漂誤差可從效果檢驗(yàn)結(jié)果。由圖可見(jiàn)，主軸熱漂誤差可從35m降低到降低到10m，提高精度約，提高精度約4倍。倍。 time (min)time (min)error (micron)error (micron)-4.00-2.000.002.004