数控机床的运动精度诊断──评述与对策

评述了国内外有关数控机床运动精度测试、诊断与补偿方法的研究情况。在硬件方面分析比较了７种方法；在软件方面分析比较了日本垣野、韩国Ｓ．Ｗ．Ｈｏｎｇ、Ｈ．Ｋ．Ｐａｈｋ、中国台湾Ｊ．Ｍ．Ｌａｉ、浙江大学、天津大学等有关运动误差源建模与识别、多体法误差补偿技术等的研究。指出为提高数控机床的开动率和运行质量，必须走检测—诊断—补偿的途径，先把机床调整到最佳状态，使状态误差尽可能小后再去补偿。提出并介绍了名为“三圆（检测诊断控制）法”的对策。

三平行传感器式频域法误差分离技术——在线测量圆度误差的新方法

提出了一种能临床测量与分离工件圆度误差和主轴系统回转误差的新方法——三平行传感器式频域法 :三个位移传感器呈平行布置 ,其中一个传感器的测量轴线通过被测对象中心 ,其优点是测试系统易于安装与调整。给出了该方法的读数方程和权函数表达式以及应用频域法分离求解的途径。提出了避免其谐波抑制的措施。实测结果与经典的三点法的测量结果作了比对 ,表明该方法简便、正确。

一维和多维误差分离技术的统一理论

在回顾和评述误差分离技术的多种方法的基础上 ,将这些对象迥异、操作各不相同的诸多方法 ,用多维误差分离技术理论统一起来 ,给出了基于两个映射矩阵的一维和多维误差分离技术的统一方程。据此论述了误差分离的通则 。

圆柱度表面形貌重构基准的提纯

除零件截面的尺寸变化及截面的圆度形状误差外 ,截面间的相互位置同样是影响零件圆柱度形状误差大小的重要因素 ,因此可以把截面最小二乘圆心的位置作为圆柱度形状误差重构的基准点 .由于随机误差的干扰以及截面最小二乘圆心的回转误差运动不具严格的周期性 ,导致了截面最小二乘圆心并不在某一确定位置上周期性复现 .考虑到截面最小二乘圆心的误差运动仅和回转误差运动中的一阶谐波分量有关 ,提出了一种新的“二乘心提纯法”以获得重构基准 ,即利用回转误差运动中通常被忽略的一阶谐波分量进行零件圆柱度形状误差的重构 .

数控机床运动误差检测技术(待续)

从数控机床的误差分类、误差模型建立和误差检测装置等三方面综述了数控机床运动误差检测的研究。根据数控机床运动误差检测的实时性、高效性等特点 ,提出了“工件即基准”为核心的 ,基于虚拟基准的数控机床运动误差检测方案 ,该方案具有高柔度、不需要基准件 。

多步法误差分离技术的比较分析

分析了一般多步法的频域解和时域解,探讨了多步法的本质.指出圆度误差和主轴回转误差的多步法误差分离系统本质上是一个总传递函数为G(k)=Gh(k)+Gδ(k)的并联系统,其分离所得的工件圆度误差中都存在着谐波损失,且该损失被残留在分离所得的装备主轴回转误差中.介绍了一种并联多步法的误差分离方法,它具有步数和谐波失真都较少的优点.

精确的时域三点法圆度误差分离技术

三点法圆度误差分离技术 ( EST)是成熟的圆度形状和回转误差的分离方法 ,然而在具体实施操作中 ,必须进行正反两次的快速傅里叶变换 ( FFT和 IFFT) .本文介绍一种新的方法 :该方法同样基于误差分离技术的通则 ,但仅需在时域上直接对实测数据按简便代数式进行递推即可进行分离运算 ,避免了 FFT和 IFFT操作 ,因而更为方便 ,实时性也更强 .

虚拟基准、虚拟量仪、虚拟仪器和误差分离技术

深入阐述了虚拟仪器 (VI)的概念、组成、特征及其发展方向 ,分别论述了基于 VI的虚拟量规 (VG)和虚拟测量 (VM)的各自内涵 ,以及采用虚拟基准 (VD)的巨大优越性。指出虚拟基准是实施 VG和 VM的技术关键 ,误差分离技术 (EST)是虚拟基准 (VD)的理论基础之一。最后指出 ,VI,VD,VM和 EST有效集成才能实现真正意义上的几何量虚拟测试仪器系统。

基于随机Hough变换的螺纹可旋入性判别法

提出并实现了一种新的、基于随机Hough变换 (RHT)的螺纹可旋入性的判别方法。先通过基于计算机视觉的螺纹非接触检测 ,将螺纹的三维实体转变为表征投影轮廓序列的二维正交投影图像数据 ,据此通过随机Hough变换计算出螺纹的投影作用中径。并将该计算结果转变为一维的概率直方图分析 ,从而判别该螺纹是否具备可旋入性。实测与比对结果证明了这种方法比单纯的模板匹配法更正确有效 ,为实现紧固螺纹的 10 0 %检验 (逐个检验 )奠定了基础。

精度诊断在先进制造技术领域中的重要作用

概述了国内外先进制造技术中运动精度诊断的内涵和现状，阐述了精度诊断在先进制造技术领域中的重要作用，着重评述了现有七种运动精度诊断方法和手段，最后较详细地介绍了在先进制造领域内成功地开展精度诊断的几个实例。

虚拟量仪—一种基于虚拟基准的柔性化量仪新概念

提出了一种新的、不局限于三坐标测量机的虚拟量仪新概念,分析了其类型、特点、构成、几何模型,指出虚拟基准是实现虚拟量仪的决定要素,虚拟基准的构建可以借鉴误差分离技术,通过寻求高效柔性可重组的、基于产品设计要求的虚拟基准或基于被测对象物理实体的虚拟基准,可以实现几何量、形状误差或运动误差的柔性测量。

多位法误差分离技术的统一方程及可操作性

提出了多位法误差分离技术读数方程 ,可统一现行的多步法和多点法 .按照对该方程中两类不同误差映射矩阵的处理方式可得到通用的分离操作模式———“首次分离操作”和“二次分离操作” .指出 ,描述了对该方程加权结果的权函数是考察“测量 分离”系统参数设计是否合理的重要手段 .以圆度误差的等角多步法为例 ,分析了其可操作性和实用性 .结果表明 ,等角多步法的分离求解宜用时域法而非频域法 .

具有新概念的运动误差及形状误差的分离法——虚位数据法

提出了一种基于信号重建的虚位数据法 ,用此方法 ,可以按需要任意选择只分离形状误差或只分离运动误差 ,或者任意安排分离这两类误差的先后顺序 ,而不必变更传统的形状误差检测 -分离系统 ,方式灵活 。

圆度和回转运动误差的时域二点法分离技术

提出一种圆度误差与回转误差运动临床测量与分离的新方法——时域二点法。仿真和实测结果均表明该方法快速有效。

形状误差分离技术的统一理论——同源、统一的各种直线形状误差分离方法评述

在对国内外现行直线形状误差分离技术分析研究的基础上 ,论述了各种分离方法的特点和相互关系 ,从原理、测量准确度和工程应用方面着眼 ,评述了直线形状误差测量与分离的各种主流方法———“频域三点法”、“时域递推三点法”、“二点法”、“混合两点法”、“时域乱序四点法”、“精密三点法”和“最小二乘逐次多点法”等。指出了各种方法的同源性和统一性 ,评述了它们的应用条件及优缺点 ,同时讨论了随机误差和传感器调零误差的影响及消除方法。

用圆弧极板型差动式电容传感器测量主轴回转精度时的误差分析

定量地分析了圆弧极板型差动电容式传感器在测量主轴回转误差运动时的原理误差。指出不能忽略主轴截面形状误差的１、５、７阶谐波的影响，其余均可剔除或忽略。

数控机床和数控装备的精度诊断

现代生产中要求产品为“零缺陷”,作为质量保证体系支柱之一的“在线检测与控制”,正由面向工件的“统计质量控制法(SQC)”转向面向装备的“直接测量控制法(DMC)”,而后者对装备的工况监察与精度/故障诊断的要求更高。这是因为数控机床、加工中心和机器人一类的数控装备,经常需要按指令使运动部件执行足够精确的运动轨迹控制,然而由于驱动——执行——反馈——伺服系统中不可避免的干扰以及制造、调整误差的存在。

机床运动精度诊断用微机辅助测试系统的研制和实践

一、引言机床工作部件运动的不均匀性(速度波动)是机床或部件工作特性的重要指标之一。低速下运动的不均匀性早已引起人们的注意,较高速度下转轴或直行部件的运动不均匀性也日益受到重视,例如电动机通过皮带轮带动齿轮机床的传动链工作,传动皮带的抖动影响机床内传动链工作精度这类问题国外已有报道,国内有关工厂实践中也有类似的经验。此外。

试论主轴回转误差的直接测量法

指出“直接法”只能测固定敏感方向类的主轴误差运动，且非纯粹的主轴径向运动误差，而是混入了主轴截面形状误差的１阶、５阶和７阶谐波残留，且通常不可忽视。