一种新型高效率多轴数控机床误差补偿系统[外文翻译].rar

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一种新型高效率多轴数控机床误差补偿系统


摘要 为了提高数控机床的精确性以适应现代工业的需求，一种基于加勒金误差预测思想的，由有效静态、准静态误差补偿系统所组成的无单元插补算法，递归软件补偿程序，以及数控代码转换软件被发明出来。通过对加工路径的自动分析，新的误差预测方法能够适应非刚性机械结构，并且避免通过计算机联网运行复杂的误差模型就能够直接得出补偿所需的切削误差方位。然后，得出的误差按照递归补偿运算法则生成补偿。最后，数控代码软件将自动生成一个应用于精密加工工程的数控补偿程序。由于无单元理论的优势，这种误差预测方法可以在整个工作区内，为准确预测一台机器的特有复杂误差，而灵活的、不定期的分发结点。为了验证算法和研制系统，进行了切割实验，实验结果表明这项误差补偿系统是可靠的。

关键词 精密 数控机器 无单元理论 误差补偿 误差模型 误差预测

1. 引言
一般情况下，多轴数控机床加工过程中所产生的70%—80%的误差都是静态、准静态误差。现代工业为了提高多轴数控机床的精度，开展了许多致力于分析、测量、预测以及补偿静态、准静态误差的研究。这些研究所共有的目的是找到误差在机床和工件中的关系，并提供一个可行的办法消除误差。阿简那帕等人『1』在假定机床和工件都是刚体的情况下，研究切削力独立误差补偿。在研究中，首先，加工程序被识别并改变成简单的补偿，然后，倾斜的磁性轴承主轴用来做实时校正。克里蒂纳和费雷拉『2-4』出版了一系列关于误差模型、模型参数测量、以及三轴加工中心准静态误差补偿的论文。基于刚体运动学，他们发明了一个由各个轴上的误差所组成的准静态误差模型。由于机器负载所引起的变形是未知的，作者也设定每一环节的误差都是仅仅针对本环节的变化函数。然后用多项式来表示误差模型的各组成部分。经过参数模型的误差计算，三轴数控机床的准静态误差就被预测出来了。最后，在误差模型的基础上，通过泰勒级数展开来实施补偿。泰勒级数的展开将决定补偿精度。
考虑到高精度坐标测量机（CMMs），维克『5』确定了三个准静态误差的主要来源：1.由于元件精度有限而产生的几何误差，比如导轨和测量系统本身。2.由于元件刚度有限，在移动过程中所产生的误差。以及3.温差而引起的误差，比如温度变化引起的导轨膨胀以及扰度变化。这种方法通过大量获取所有误差并借助软件补偿来降低准静态误差。这种方法已经被成功的应用于补偿因有限刚度引起的误差『6』、几何误差『7』，以及温差引起的误差『8』。虽然这种方法能够有效