第6章在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償技術(shù)

2023/1/156.1概述6.2在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法6.3微位移技術(shù)2023/1/15第6章在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償技術(shù)2023/1/15一、保證零件加工精度的途徑保證零件加工精度的途徑：1）“蛻化”原則，或稱(chēng)“母性”原則。機(jī)床精度要高于工件要求的精度。2）“進(jìn)化”原則，或稱(chēng)“創(chuàng)造性”原則。在精度比工件要求較低的機(jī)床上，利用誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高加工精度，使加工精度比機(jī)床原有精度高。提高加工精度的途徑：1）隔離和消除誤差；找出加工誤差產(chǎn)生的根源，采取相應(yīng)措施，使誤差不產(chǎn)生或少產(chǎn)生。2）誤差補(bǔ)償用相應(yīng)的措施去“鈍化“、抵消、均化誤差，使誤差減小。第1節(jié)概述2023/1/151.離線(xiàn)檢測(cè)

工件加工完畢后，從機(jī)床上取下，在機(jī)床旁或在檢測(cè)室中進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)條件較好，測(cè)量精度較高。2.在位檢測(cè)

工件加工完畢后，在機(jī)床上不卸下工件的情況下進(jìn)行檢測(cè)?？杀苊怆x線(xiàn)檢測(cè)由于定位基準(zhǔn)所帶來(lái)的誤差。3.在線(xiàn)檢測(cè)（主動(dòng)檢測(cè)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)）

工件在加工過(guò)程中的同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。能反應(yīng)實(shí)際加工情況，難度較大。二、加工精度的檢測(cè)第1節(jié)概述精度檢測(cè)按所處的環(huán)境分為：2023/1/15在線(xiàn)檢測(cè)特點(diǎn)1）能夠連續(xù)檢測(cè)加工過(guò)程中的變化，了解在加工過(guò)程中誤差分布和發(fā)展；2）檢測(cè)結(jié)果能反映實(shí)際加工情況；3）在線(xiàn)檢測(cè)的難度較大；4）在線(xiàn)檢測(cè)大都用非接觸傳感器，對(duì)傳感器的性能要求較高；5）一般是自動(dòng)運(yùn)行，形成在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)。在線(xiàn)檢測(cè)類(lèi)型1）直接檢測(cè)系統(tǒng)：直接檢測(cè)工件的加工誤差，并補(bǔ)償2）間接檢測(cè)系統(tǒng)：檢測(cè)產(chǎn)生加工誤差的誤差源，并補(bǔ)償二、加工精度的檢測(cè)第1節(jié)概述2023/1/151.誤差補(bǔ)償?shù)母拍钤跈C(jī)械加工中出現(xiàn)的誤差采用修正、抵消、均化、“鈍化”等措施使誤差減小或消除。誤差修正（校正）：指對(duì)測(cè)量、計(jì)算、預(yù)測(cè)所得的誤差進(jìn)行修正（校正)；誤差分離：指從綜合測(cè)量所得的誤差中分離出所需的單項(xiàng)誤差；誤差抵消：指兩個(gè)或更多個(gè)誤差的相互抵消；誤差補(bǔ)償：對(duì)一尺寸、形狀、位置差值的補(bǔ)足。三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2023/1/15修正法三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述如圖，為了提高絲杠車(chē)床的螺距精度，通過(guò)杠桿將修正尺和母絲杠的螺母連接。修正尺上的修正曲線(xiàn)使母絲杠的螺母作附加微小轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀架產(chǎn)生附加微小位移來(lái)補(bǔ)償母絲杠的螺距誤差。2023/1/15抵消法三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述如圖，為了提高絲杠車(chē)床主軸的回轉(zhuǎn)精度，在裝配時(shí)人為地選擇前后軸承的偏心量和偏心方向。若選擇前軸承的偏心量小于后軸承的偏心量，且兩者的偏心在同方向，則可將偏心誤差抵消一部分，從而提高了主軸的回轉(zhuǎn)精度。2023/1/15均化法三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述多齒分度盤(pán)是采用四點(diǎn)易位對(duì)角研磨法對(duì)上下兩個(gè)齒盤(pán)進(jìn)行最終加工。上齒盤(pán)上下運(yùn)動(dòng)與下齒盤(pán)產(chǎn)生研磨運(yùn)動(dòng)。上齒盤(pán)以正傳180°后翻轉(zhuǎn)90°的順序轉(zhuǎn)位，其位置為0°-180°-90°-270°-180°-360°-270°-90°-0°，八次一個(gè)循環(huán)，一次循環(huán)后，上齒盤(pán)相對(duì)下齒盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，直至全部齒轉(zhuǎn)完。該研磨方式可使齒距誤差充分均勻，得到很高的分度精度。2023/1/15鈍化法三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述在車(chē)削加工時(shí)，由于導(dǎo)軌在垂直面上的縱向直線(xiàn)度會(huì)造成刀尖中心高位置的變化，影響工件的加工精度。a圖為刀具安裝在水平位置，若刀尖位置下降h值時(shí)，工件在半徑上尺寸會(huì)增大；（誤差遲鈍方向）b圖為刀具安裝在垂直位置，若刀尖位置下降h值時(shí)，工件在半徑上尺寸會(huì)增大。（誤差敏感方向）2023/1/152.誤差補(bǔ)償?shù)念?lèi)型（1）實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償（在線(xiàn)檢測(cè)誤差補(bǔ)償或動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償）：加工過(guò)程中，實(shí)時(shí)進(jìn)行誤差檢測(cè)，并緊接著進(jìn)行誤差補(bǔ)償，不僅可以補(bǔ)償系統(tǒng)誤差，且可以補(bǔ)償隨機(jī)誤差。非實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償：只能補(bǔ)償系統(tǒng)誤差。（2）軟件與硬件誤差補(bǔ)償

軟件補(bǔ)償：通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算后，發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，由數(shù)控伺服系統(tǒng)完成誤差補(bǔ)償動(dòng)作。軟件與硬件補(bǔ)償?shù)膮^(qū)分是看補(bǔ)償信息是由軟件還是硬件產(chǎn)生的。軟件補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)性能好，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、工作方便可靠。三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2023/1/15（3）單項(xiàng)與綜合誤差補(bǔ)償

綜合誤差補(bǔ)償是同時(shí)補(bǔ)償幾項(xiàng)誤差，比單項(xiàng)誤差補(bǔ)償要復(fù)雜，但效率高、效果好。（4）單維與多維誤差補(bǔ)償

多維誤差補(bǔ)償是在多坐標(biāo)上進(jìn)行誤差補(bǔ)償，難度和工作量都比較大，是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的誤差補(bǔ)償技術(shù)。2.誤差補(bǔ)償?shù)念?lèi)型三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2023/1/153.誤差補(bǔ)償過(guò)程1）反復(fù)檢測(cè)出現(xiàn)的誤差并分析，找出規(guī)律，找出影響誤差的主要因素，確定誤差項(xiàng)目。2）進(jìn)行誤差信號(hào)的處理，去除干擾信號(hào)，分離不需要的誤差信號(hào)，找出工件加工誤差與在補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。3）選擇或設(shè)計(jì)合適的誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便在補(bǔ)償點(diǎn)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。4）驗(yàn)證誤差補(bǔ)償?shù)男ЧM(jìn)行必要的調(diào)試，保證達(dá)到預(yù)期要求。三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2023/1/151）誤差信號(hào)的檢測(cè)2）誤差信號(hào)的處理3）誤差信號(hào)的建模建模是找出工件加工誤差與在補(bǔ)償作用點(diǎn)上補(bǔ)償控制量之間的關(guān)系。4）補(bǔ)償控制根據(jù)所建立的誤差模型和實(shí)際加工過(guò)程，用計(jì)算機(jī)計(jì)算欲補(bǔ)償?shù)恼`差值，輸出補(bǔ)償控制量。5）補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)多用微進(jìn)給機(jī)構(gòu)完成。12345計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)組成示意圖1－誤差信號(hào)檢測(cè)2－誤差信號(hào)處理3－誤差信號(hào)建模4－補(bǔ)償控制5－補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)4.誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的組成三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2023/1/155.誤差補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展1）預(yù)報(bào)型補(bǔ)償預(yù)報(bào)補(bǔ)償控制（Fore－castingCompensatoryControl－FCC）技術(shù)，利用在線(xiàn)隨機(jī)建模理論、先進(jìn)的傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微位移技術(shù)等，對(duì)誤差進(jìn)行建模和預(yù)報(bào)，對(duì)動(dòng)態(tài)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。2）綜合型補(bǔ)償對(duì)工件尺寸、形狀和位置誤差同時(shí)進(jìn)行綜合補(bǔ)償，其中包括對(duì)尺寸、形狀和位置一種誤差中的多項(xiàng)誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。三、誤差補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2023/1/151.外圓、孔類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法三點(diǎn)法在P129測(cè)量精密主軸的回轉(zhuǎn)誤差中已經(jīng)介紹。一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/15轉(zhuǎn)位法用圓光柵1測(cè)量角度位置；用測(cè)微儀（測(cè)頭傳感器）測(cè)量工件形狀誤差和回轉(zhuǎn)軸系運(yùn)動(dòng)誤差；起點(diǎn)電路提供一個(gè)作為角度位置的起始點(diǎn)信號(hào)。1.外圓、孔類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/15分離工件和軸系誤差的轉(zhuǎn)位法有三種：(1)反轉(zhuǎn)法測(cè)量時(shí)只作一次轉(zhuǎn)位（工件與測(cè)頭對(duì)軸系回轉(zhuǎn)180°），共測(cè)得兩組數(shù)據(jù)式中若整個(gè)檢測(cè)裝置的檢測(cè)重復(fù)性好，則可得2023/1/15(2)閉合等角轉(zhuǎn)位法每次轉(zhuǎn)位時(shí)，測(cè)頭不動(dòng)，工件相對(duì)于軸系轉(zhuǎn)角，共測(cè)m個(gè)位置，，可得m組數(shù)據(jù)當(dāng)m很大時(shí)，的平均值忽略不計(jì)，可得回轉(zhuǎn)軸系平均運(yùn)動(dòng)誤差閉合等角轉(zhuǎn)位法可用于測(cè)量徑向和軸向運(yùn)動(dòng)誤差。測(cè)量工作量大，不能測(cè)得高次諧波，不能用于實(shí)時(shí)控制。2023/1/15(3)對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)位法在0度位置測(cè)完后，測(cè)頭不動(dòng)，工件相對(duì)于軸系各作一次、轉(zhuǎn)位角，取轉(zhuǎn)位角等于采樣間隔角，共得3組數(shù)據(jù)(1)(2)(3)2023/1/15由式（1）、（3）可得由式（1）、（2）可得等式4和5右邊雖相等，但實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不同，取平均值可得一般式由式（4）、（5）可得（4）（5）對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)位法可用于測(cè)量徑向和軸向運(yùn)動(dòng)誤差，操作方便，但檢測(cè)工作量較大，也不能用于實(shí)時(shí)控制。2023/1/152.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法平面類(lèi)形狀位置誤差主要針對(duì)超精密機(jī)床的導(dǎo)軌直線(xiàn)度、工作臺(tái)的臺(tái)面直線(xiàn)度和平面度等。測(cè)量中的關(guān)鍵問(wèn)題是如何分離工件形狀誤差和機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)誤差。

一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/152.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法(1)反轉(zhuǎn)法測(cè)量分兩次進(jìn)行，在第二次測(cè)量時(shí)，工件轉(zhuǎn)過(guò)180度，得到兩組數(shù)據(jù)

式中一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/15若檢測(cè)裝置重復(fù)性好，可認(rèn)為可得2.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法(1)反轉(zhuǎn)法（接上頁(yè)）一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法測(cè)量需進(jìn)行兩次，不能用于實(shí)時(shí)控制。2023/1/15(2)平移法測(cè)量分兩次進(jìn)行，在第二次測(cè)量時(shí)，工件平移一個(gè)步距S，得到兩組數(shù)據(jù)若機(jī)床和檢測(cè)裝置重復(fù)性好，可認(rèn)為可得2.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法該方法簡(jiǎn)單方便，不能用于實(shí)時(shí)控制，且測(cè)量誤差會(huì)產(chǎn)生累積。2023/1/15(3)兩點(diǎn)法取步距S為兩測(cè)頭的間距進(jìn)行測(cè)量，若將機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的角運(yùn)動(dòng)誤差忽略不計(jì)，則得到與平移法相同的兩個(gè)方程式2.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法步距越小，機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的角運(yùn)動(dòng)誤差越小，但隨著步距數(shù)的增大，測(cè)量誤差的累積也增大。由于測(cè)量是在一次測(cè)量中兩測(cè)頭同時(shí)讀數(shù)，故可用于實(shí)時(shí)控制。2023/1/15(4)三點(diǎn)法用間距為步距S的三個(gè)測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量，則考慮機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件角運(yùn)動(dòng)誤差，得到3組方程2.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法

（1）（2）（3）將式（1）與式（3）相加后減去2倍的式（2）得（4）2023/1/15令由(4)式可計(jì)算出(4)三點(diǎn)法(接上頁(yè))2.平面類(lèi)形狀位置誤差的測(cè)量方法一、形狀位置誤差的在線(xiàn)檢測(cè)第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法三點(diǎn)法可避免機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件角運(yùn)動(dòng)誤差的影響，可用于實(shí)時(shí)控制。難度是要把三點(diǎn)調(diào)到一條直線(xiàn)上。因?yàn)檫@三點(diǎn)形成一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)，若不在一條直線(xiàn)上，會(huì)出現(xiàn)調(diào)整誤差，若步距數(shù)為n，則由此造成的誤差將與成正比。所以此方法不適于用在步距數(shù)較多的情況。該方法能夠在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制。2023/1/151.車(chē)削工件圓度和圓柱度的誤差補(bǔ)償圓周裝三個(gè)電容測(cè)頭A、B、C，軸線(xiàn)裝一個(gè)電容測(cè)頭D。四臺(tái)測(cè)微儀4的輸出信號(hào)-4路采樣保持(S/H)5-模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)8-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)13。裝在車(chē)床主軸后端的光電碼盤(pán)3產(chǎn)生同步脈沖及采樣脈沖。由計(jì)算機(jī)、高速信號(hào)處理器9構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集主從系統(tǒng)完成誤差信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)處理、三點(diǎn)法誤差分離計(jì)算、數(shù)據(jù)建模和預(yù)報(bào)，以及存儲(chǔ)、繪圖和打印等。誤差補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)2是一個(gè)電致伸縮式微進(jìn)給刀架。工件圓度誤差平均減小40％，工件圓柱度誤差平均減小23％二、在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/152.磨削工件圓度的誤差補(bǔ)償如圖進(jìn)行外圓磨床主軸徑向圓跳動(dòng)補(bǔ)償控制的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由微處理器13、檢測(cè)裝置(由傳感器5、基準(zhǔn)盤(pán)3和圓感位同步器4組成)和液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7組成。微處理器通過(guò)時(shí)間序列分析方法，進(jìn)行誤差在線(xiàn)建模，根據(jù)所建立的模型預(yù)報(bào)外圓磨床主軸在補(bǔ)償點(diǎn)上的徑向圓跳動(dòng)誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)值，通過(guò)液壓伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)工件沿砂輪徑向進(jìn)給，進(jìn)行工件圓度的補(bǔ)償控制磨削。工件圓度誤差由0.74μm減少到0.375μm。二、在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/153.鏜削工件內(nèi)孔圓柱度的誤差補(bǔ)償造成工件內(nèi)孔圓柱度誤差的主要原因是鏜桿徑向圓跳動(dòng)誤差和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)度誤差。激光器6發(fā)出激光束作為基準(zhǔn)光線(xiàn)照射在裝在鏜桿上的棱鏡3，棱鏡反射光線(xiàn)位置的變動(dòng)就反映了鏜桿的運(yùn)動(dòng)誤差。用x-y雙向光傳感器7檢測(cè)棱鏡反射光線(xiàn)位置的變動(dòng)，測(cè)得信號(hào)經(jīng)測(cè)量系統(tǒng)8分析處理后傳給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模，然后預(yù)報(bào)出鏜桿在鏜刀各切削位置的誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制壓電陶瓷補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)孔鏜削補(bǔ)償加工。補(bǔ)償后的內(nèi)孔圓柱度誤差減少了56％～64％.二、在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/154.立銑工件直線(xiàn)度的誤差補(bǔ)償誤差補(bǔ)償系統(tǒng)由在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)、微機(jī)建模與預(yù)報(bào)系統(tǒng)、補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。工件直線(xiàn)度的在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)由發(fā)出兩束激光束的激光器10、兩只觸針式光傳感器4和一根作為基準(zhǔn)直線(xiàn)的精密直尺組成，采用兩點(diǎn)法直接測(cè)量。所測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)補(bǔ)償計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理后，進(jìn)行隨機(jī)數(shù)據(jù)建模。測(cè)量位置和銑刀位置不同，存在時(shí)間滯后，采用超前預(yù)報(bào)。根據(jù)預(yù)報(bào)誤差控制電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5，使銑床主軸帶動(dòng)銑刀作上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行補(bǔ)償。該系統(tǒng)能使直線(xiàn)度誤差減少80％。二、在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/155.數(shù)控立銑工件平面度的誤差補(bǔ)償誤差補(bǔ)償系統(tǒng)由激光平面度誤差在線(xiàn)測(cè)量、液壓精密定位和微機(jī)控制三部分組成。平面工件1被裝夾在夾具4上，夾具裝夾在工作臺(tái)上，夾具內(nèi)裝有一套平面度誤差測(cè)量系統(tǒng)12，一束激光束9作為測(cè)針，另一束激光束7用于產(chǎn)生三束反射光線(xiàn)，采用三點(diǎn)法直接測(cè)量。兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)5和6分別帶動(dòng)工作臺(tái)沿切削方向和進(jìn)給方向移動(dòng)。測(cè)量所得數(shù)據(jù)經(jīng)測(cè)量系統(tǒng)分析處理后傳給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模，進(jìn)行預(yù)報(bào)，驅(qū)動(dòng)液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行平面度誤差補(bǔ)償，平面度誤差可減少80％。二、在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/156.精密絲杠螺距的誤差補(bǔ)償主軸溜板壓電陶瓷誤差補(bǔ)償系統(tǒng)由微機(jī)、微處理器、測(cè)量系統(tǒng)、補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。光電碼盤(pán)每轉(zhuǎn)發(fā)出一定數(shù)量脈沖（如2048個(gè)、1024個(gè)）測(cè)量主軸的回轉(zhuǎn)位置，線(xiàn)性位移傳感器（如光柵）測(cè)量溜板相對(duì)于主軸回轉(zhuǎn)位置的位移，兩組數(shù)據(jù)送入微處理器進(jìn)行在線(xiàn)分析處理，得出機(jī)床絲杠的螺距誤差數(shù)據(jù)，再送入微機(jī)進(jìn)行建模，通過(guò)微處理器進(jìn)行預(yù)報(bào)控制，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷車(chē)削補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)作螺距誤差補(bǔ)償。能使單個(gè)螺距誤差可減少89％。二、在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第2節(jié)在線(xiàn)檢測(cè)與誤差補(bǔ)償方法2023/1/15

微位移系統(tǒng)由微位移機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)組成，為了實(shí)現(xiàn)小行程（一般小于毫米級(jí)）、高靈敏度和高精度（一般為亞微米、納米級(jí)）的位移。微位移機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)微位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其核心部分是微位移器件；檢測(cè)裝置是用來(lái)測(cè)量微位移的移動(dòng)量及其精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中作為反饋信號(hào)；控制系統(tǒng)用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，通過(guò)控制策略實(shí)現(xiàn)需求的技術(shù)性能指標(biāo)。一、微位移系統(tǒng)及應(yīng)用第3節(jié)微位移技術(shù)2023/1/15微位移系統(tǒng)的應(yīng)用：1）微進(jìn)給利用微位移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的微進(jìn)給量、微吃刀量和精確對(duì)刀。2）誤差補(bǔ)償在精密機(jī)床中，采用粗精結(jié)合的兩套進(jìn)給系統(tǒng)，構(gòu)成兩個(gè)工作臺(tái)，粗進(jìn)給系統(tǒng)形成的粗工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)高速大行程，精進(jìn)給系統(tǒng)形成的微動(dòng)工作臺(tái)對(duì)粗工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。3）精密調(diào)整調(diào)整浮動(dòng)間隙、焦距和對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)等。一、微位移系統(tǒng)及應(yīng)用第3節(jié)微位移技術(shù)2023/1/15二、微位移機(jī)構(gòu)的類(lèi)型第3節(jié)微位移技術(shù)1.機(jī)械類(lèi)微位移機(jī)構(gòu)2023/1/15二、微位移機(jī)構(gòu)的類(lèi)型第3節(jié)微位移技術(shù)2023/1/15二、微位移機(jī)構(gòu)的類(lèi)型第3節(jié)微位移技術(shù)機(jī)械類(lèi)微位移機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：精度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造技術(shù)難度大，但性能比較穩(wěn)定、價(jià)格便宜、使用方便，應(yīng)用廣泛。利用巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微位移。其中彈性變形件應(yīng)用前景較好?？勺龀杀∑q鏈、伸縮管、扭擺等形式。見(jiàn)圖6-17，單軸柔性鉸鏈?zhǔn)且痪S的，雙軸柔性鉸鏈?zhǔn)嵌S的?？勺龀删匦魏蛨A形。2023/1/15二、微位移機(jī)構(gòu)的類(lèi)型第3節(jié)微位移技術(shù)2.液壓類(lèi)微位移機(jī)構(gòu)采用液壓為動(dòng)力，彈性膜片為彈性變形元件實(shí)現(xiàn)微位移。多用于已具有液壓系統(tǒng)的設(shè)備中。2023/1/15二、微位移機(jī)構(gòu)的類(lèi)型第3節(jié)微位移技術(shù)3.電動(dòng)類(lèi)微位移機(jī)構(gòu)通過(guò)選用不同長(zhǎng)度的磁致伸縮材料棒或管，改變通入線(xiàn)圈電流的強(qiáng)度，即可獲得精確的微小位移量。2023/1/15二、微位移機(jī)構(gòu)的類(lèi)型第3節(jié)微位移技術(shù)電動(dòng)類(lèi)微位移機(jī)構(gòu)可分為：電熱、電磁、機(jī)電耦合效應(yīng)（電致伸縮、壓電效應(yīng)）等多種。電熱式：利用電熱轉(zhuǎn)換，使材料受熱伸長(zhǎng)而微位移。電磁式：利用電磁力、（電）磁致伸縮等原理來(lái)實(shí)現(xiàn)微位移。電致伸縮和壓電式微位移機(jī)構(gòu)：利用材料的電致伸縮現(xiàn)象、壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)微位移。2023/1/151.平行彈性導(dǎo)軌微位移工作臺(tái)

若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入位移為，微動(dòng)工作臺(tái)的輸出位移為，兩個(gè)彈簧的剛度分別為，則三、典型微位移工作臺(tái)第3節(jié)微位移技術(shù)2023/1/152.電磁控制微位移工作臺(tái)三、典型微位移工作臺(tái)第3節(jié)微位移技術(shù)若忽略工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)的摩擦力，根據(jù)電磁鐵的吸引力等于彈簧的拉力，可得工作臺(tái)在某方向的位移B-磁通密度(T)；A-磁極截面面積(m2)；μ-磁導(dǎo)率(H/m)；k-彈簧剛度(N/m).工作臺(tái)移動(dòng)的距離與通過(guò)電磁鐵線(xiàn)圈的電流和線(xiàn)圈圈數(shù)乘積的平方成正比。2023/1/153.磁致伸縮微位移工作臺(tái)磁致伸縮效應(yīng)：放置于磁場(chǎng)中的材料發(fā)生尺寸和形狀變化的現(xiàn)象。磁致伸縮機(jī)構(gòu)是利用鐵磁材料在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生微伸長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)微位移的，改變磁場(chǎng)強(qiáng)度可控制伸長(zhǎng)率，但鐵磁材料在磁場(chǎng)的作用下，除了產(chǎn)生磁致伸縮外，還伴有發(fā)熱現(xiàn)象。鐵磁材料、鐵鋁合金有正伸長(zhǎng)特性，鎳有負(fù)伸長(zhǎng)特性，鈷和鈷合金根據(jù)材料組織成分有正或負(fù)伸長(zhǎng)特性。三、典型微位移工作臺(tái)第3節(jié)微位移技術(shù)2023/1/154.電致伸縮微位移工作臺(tái)電致伸縮效應(yīng)：電介質(zhì)在外電場(chǎng)的作用下，由于感應(yīng)極化的作用而產(chǎn)生應(yīng)變，其應(yīng)變大小與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比，其應(yīng)變方向與電場(chǎng)方向無(wú)關(guān)。電致伸縮材料：鈮鎂酸鉛系列（PMN，是由PbO,MgO,Nb2O3,TiO2,BaCO3,ZrO等按比例燒結(jié)而成）、弛豫鐵電體（具有大電致伸縮效應(yīng)）、雙弛豫鐵電體（具有大電致伸縮效應(yīng)和良好溫度穩(wěn)定性）、PZT（鉛、鋯Zr、鈦）鐵電陶瓷系列等。電致伸縮器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分辨率高、無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。三、典型微位移工作臺(tái)第3節(jié)微位移技術(shù)2023/1/155.壓電效應(yīng)微位移工作臺(tái)1)正壓電效應(yīng)（簡(jiǎn)稱(chēng)壓電效應(yīng)）：電介質(zhì)受到機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電極化（表面產(chǎn)生電荷），電極化的大小（電荷密度）與施加的機(jī)械應(yīng)力成正比，電極化的方向隨應(yīng)力的方向而改變。逆壓電效應(yīng)：電介質(zhì)在外電場(chǎng)的作用下，將產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變大小與電場(chǎng)大小成正比，應(yīng)變方向與電場(chǎng)方向有關(guān)，當(dāng)電場(chǎng)的方向改變時(shí)，應(yīng)變的方向也隨著改變。2)壓電材料：鐵電晶體和壓電晶體兩類(lèi)。常用的鐵電晶體是鐵電陶瓷，其變形量大，但壓電性不如壓電晶體；常用的壓電晶體有鈦酸鋇壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷（PZT）（用在微位移上較多，靈敏度高，機(jī)電耦合系數(shù)大，材料性能穩(wěn)定性好，相變溫度高（300°C），可做高溫壓電元件）。三、典型微位移工作臺(tái)第3節(jié)