基于动态惯性因子的五轴混联机床跟随误差实时溯因模型

为提高零件的加工效率及加工精度,准确分析五轴混联机床的轨迹误差,提出了基于动态惯性因子的五轴混联机床跟随误差实时溯因模型。建立五轴混联机床运动学模型,对位置进行逆解处理,运用机械传动装置的动力学微分方程,采用时间序列分析方法对机床演化特征进行分析,查找机床工作时的误差项,通过动态惯性因子优化SVM算法收敛能力,实现五轴混联机床跟随误差实时溯因。以某型号五轴混联机床为例,对时序信号进行去噪处理,分别分析了反向跃冲误差、直线度误差情况,实验结果表明所提模型的收敛性能较好,能跟踪到误差对象,噪声平滑效果较好,可跟踪到各个方向的误差。

基于数据驱动的进给系统跟随误差预测

近年来,随着信息技术的发展,智能制造成为了未来制造业发展的必然趋势,而数字孪生作为实现智能的关键使能技术,也越来越受到重视。其应用潜力也得到越来越多的关注。在数控机床领域,速度、加速度与数控机床进给系统的跟随误差密切相关,同时间隙、摩擦等因素对跟随误差的影响也不容忽视,需要对数控机床伺服系统的跟随误差进行建模分析。目前,传统的基于数学模型的建模方法难以完全表征数控机床伺服系统实际的物理特性,而机电联合仿真的建模方法计算过程复杂且计算量过大。为此,基于数字孪生技术对私服系统跟随误差进行建模预测,根据跟随误差预测结果对进给系统的孪生模型进行修正,构建了进给系统的高保真数字孪生模型,为进给系统提供了前馈误差补偿参考。

数控机床高速高加速进给下的跟随误差控制策略

针对数控机床在高速加工中,各进给轴的进给速度和进给加速度高、跟随误差难以控制、零件加工精度无法保证的问题,提出一种模态滤波器与零相差跟踪控制器的综合控制策略。首先通过零极点对消的原理,得到设置在速度环内的模态滤波器,对滚珠丝杠进给系统的一阶和二阶扭转振动模态进行抵消,消除这两阶模态对伺服带宽的限制以继续提高伺服带宽;然后通过对整个伺服进给系统的传递函数近似取逆,得到设置在位置环之前的零相差跟踪控制器,改善伺服进给系统的相位滞后,最终实现数控机床高速高加速进给下的跟随误差控制。仿真结果表明,当进给速度为30m/min、加速度为10m/s2时,与传统的PID控制策略相比,所提出的综合控制策略将跟随误差降低到原来的0.1%以下。

数控机床伺服系统跟随误差对加工轮廓的影响

从数控机床伺服系统特性出发,分析了跟随误差产生的原因,论述了在加工圆弧轮廓时跟随误差与轮廓误差之间的关系,推导出了具体的计算公式,并提出了采用高精度复合控制的方法减小跟随误差,从而减小其对加工轮廓的影响。实践证明,该方法具有一定的可行性。

具有串联轴伺服进给系统的跟随误差控制策略

针对多轴数控机床中串联轴引入低阶模态,造成跟随误差难以控制的问题,提出一种模态滤波器与陷波滤波器的综合控制策略。首先通过建立具有串联轴滚珠丝杠伺服进给系统的动力学模型,分析串联轴引入的机械模态。其次,设计陷波滤波控制器与模态滤波控制器组合方案,对滚珠丝杠进给系统的高阶模态及串联轴引入的低阶模态进行抑制。最后,分析各个组合方案对伺服带宽及跟随误差的影响。结果表明:对于具有串联轴的滚珠丝杠伺服进给系统,由串联轴引起的低阶模态是限制位置环带宽提高的关键模态;仅采用工程上常用的陷波滤波器对丝杠一阶、二阶扭转振动等高阶模态进行抑制,无法提高具有串联轴滚珠丝杠伺服进给系统的位置环带宽,也无法有效控制跟随误差;对于具有串联轴的滚珠丝杠伺服进给系统,其跟随误差控制策略应为速度前馈控制器与低阶模态模态滤波器和高阶模态陷波滤波器的结合。

考虑几何误差和跟随误差的五轴联动轨迹误差预测方法

为了准确分析五轴联动轨迹误差,从而提升零件加工效率,提出了考虑几何误差和跟随误差的五轴联动轨迹误差预测方法,在加工前或加工中预测在某选定机床上加工某轨迹的轨迹误差,提前判断选定机床是否能够满足零件轮廓误差的要求,保证零件的加工精度,提高加工效率。所提方法将位置相关的30项几何误差表征为函数,将位置无关的11项几何误差表征为常量,读取各轴指令位置序列和光栅检测位置序列,合成了包含跟随误差和41项几何误差的刀轴矢量轨迹,实现了五轴刀心位置轨迹误差及刀轴姿态轨迹误差的预测,并选用AC双转台立式五轴机床加工S形试件,对所提五轴联动轨迹误差预测方法进行实验验证。结果表明:指令轨迹和预测轨迹均呈现出S形,预测轨迹相对于指令轨迹存在一定偏差,呈现了几何误差和跟随误差的影响;实测轨迹与预测轨迹具有相同的变化趋势,两曲线均反映出部分尖峰特征,说明预测算法的正确性。

CNC机床伺服系统跟随误差与轮廓误差分析

分析CNC机床伺服系统轮廓误差与跟随误差之间的计算方法,详细介绍位置增益、跟随误差和轮廓误差的数学模型,讨论双轴数控加工中轮廓误差与跟随误差之间的关系。指出多轴加工中轮廓误差建模和误差控制方法的理论意义及应用价值。

基于单片机的多轴运动数控系统跟随误差补偿器的设计

为满足目前机加工行业对复杂型面高精度数控加工的需求,利用不变性原理研究由单片机控制的多轴数控系统跟随误差前馈补偿器,用以消除系统相位滞后和幅值误差。具体方法是在可测量误差产生之前,通过对插补信号进行一定的补偿,来抵消不利因素导致的误差。仿真结果表明:对于一般的数控系统,采用该方法能有效地减小轮廓误差,提高加工精度。

前馈式多轴CNC系统跟随误差补偿控制模块的设计

采用不变性原理构建前馈补偿控制系统的理论结构模型,并进行系统幅值误差的分析。建立零件空间线性轮廓误差的数学模型,并由此确定前馈补偿量的算法。设计了以单片机为核心的前馈补偿控制模块的硬件原理电路和补偿数据处理程序的软件结构。通过仿真实验,验证了控制模块的补偿功能。结果表明,该设计能够有效地消除计算机数控(CNC)系统的相位滞后和幅值误差,提高普通数控系统对零件轮廓的加工精度。

轮廓跟随误差分析与研究

数控机床作直线、圆弧插补运动时产生轮廓跟随误差的来源是多方面的 ,实际测量得到的ΔR是由许多单一误差源产生的误差叠加而成 ,它是各种单一误差源造成影响的综合反映 ,同时各种单一误差源对综合运动误差的影响不同 ,分析研究单一误差源可对减小综合误差 ,提高产品加工精度有着十分重要意义的 .首先分析了轮廓跟随误差的来源 ,建立起误差来源数学模型 ,分析误差各参数量对轮廓跟随误差的影响 ,并进行了仿真研究 ,给出了误差特征曲线 .

五轴数控机床伺服跟随误差对S形试件法向轮廓误差影响

以圆柱铣刀侧铣加工包络特征线求解模型为基础,建立刀具运动误差与侧铣加工曲面法向误差的微分关系,为机床误差与侧铣切削试件表面轮廓误差映射关系研究提供基础。以AC双摆头机床为研究对象,搭建机床伺服轴模型,仿真分析加工S形试件时机床伺服驱动轴跟随误差特性。建立侧铣加工法向轮廓误差微分模型,研究伺服跟随误差在S形试件法向轮廓误差的影响。

数控系统伺服参数对跟随误差影响的研究

利用MATLAB/Simulink分析工具,对数控机床的伺服系统一般性模型及部分参数对伺服性能的影响进行了分析和仿真。在此过程中,首先分析了位置环结构及参数对伺服系统单轴误差的影响,继而分析了伺服系统参数对联动误差的影响,通过理论分析总结出相应的伺服结构及系统参数对机床误差的影响规律。最后通过对简化模型的仿真,验证了伺服系统参数及结构对伺服误差的影响规律,此结果不仅能为伺服优化理论研究所用,更为伺服系统的调试提供了理论依据。

基于BP改进PID的掘进机闭环回路跟随误差联合仿真

掘进机被广泛应用于煤矿巷道施工等领域,传统利用PID算法控制方式对推进参数进行了偏差修正,极大降低了协调性,在推进期间将会产生冲击甚至明显的振动现象。本方案从推进系统的工作原理层面出发,为系统构建了AMEsim模型,通过仿真测试获得系统速度与压力参数;通过Simulink算法构建BP神经网络控制器,以BP神经网络与PID方法进行联合控制,由此计算获得系统的压力与速度变化曲线。选择AMEsim和Simulink联合仿真,油缸快速达到80 mm/min稳定值,速度和压力没有明显波动。相对于PID控制方法,以BP改进PID进行融合控制时,能够对压力与流量不恒定的系统获得更优控制效果,具备更强的适应性。

西门子跟随误差补偿功能在数控龙门镗铣床上的应用

介绍了西门子跟随误差补偿功能的工作原理、参数设置,以及利用伺服轨迹、圆度测试等调整、优化跟随误差补偿相关参数的方法。利用跟随误差补偿功能,最大限度地减小轮廓偏差,改善加工质量,达到增大位置环增益同样的效果。

3D打印机运动系统跟随误差分析及优化

为消除3D打印系统在运行时偶发的跟随误差报警,分析了3D打印机运动系统跟随误差的诸多影响因素,重点分析了S曲线及加速度设定值对跟随误差的影响。通过对打印头运动系统的在线模拟仿真,可以得出输入为S型曲线的运动系统在加减速时更平滑,而且,通过优化加、减速度也可以降低跟随误差。根据仿真结果提出了优化改进措施,极大降低了打印头运动系统的跟随误差,提高了3D打印系统运行的稳定性。

跟随误差或轮廓监控报警研究与解除思路

根据自动控制理论对"跟随误差出错或轮廓监控报警"产生的原因分析、梳理,并对西门子数控系统补偿功能探究,提出了解除"跟随误差出错或轮廓监控报警"的思路与方法,为重型数控机床精深加工提供了有力的设备支撑。

五轴数控机床进给系统动态误差影响因素分析

本文以双转台五轴数控机床的进给系统为研究对象,分析了直线轴与旋转轴联动加工圆轨迹时跟随误差与轮廓误差的情况。首先基于D-H法的建模原理,运用运动学变换理论基础,建立了五轴联动数控机床运动学模型。其次在进给伺服系统模型的基础上,对X轴和C轴联动空间圆轨迹进行理论推导,仿真分析了不同位置环增益、不同速度时动态误差以及轮廓误差的情况,结果表明,位置环增益和进给速度对进给系统动态误差的影响显著,各轴之间必须保证位置环增益匹配才可以避免较大的轮廓误差。研究结果为五轴数控机床的检测与调整提供了指导。

进给系统机电耦合仿真建模与误差影响规律分析

由于各种原因引起的复杂机电耦合现象对机床进给系统的动态精度有着重要的影响。进给系统作为加工中心的重要组成部分,其动态特性会直接影响到加工中心的加工质量和效率,因此对于加工中心进给系统动态性能的要求也越来越高。为了研究进给系统机电耦合作用下的动态特性,同时对滚珠丝杠进给系统进行动力学建模与三环伺服控制系统建模,对进给系统动态响应误差影响规律进行分析。首先利用Simulink仿真工具建立进给系统的动力学仿真模型;接着在所构建的机电联合Simulink仿真模型中,综合考虑了系统三环控制参数、丝杠间隙、速度、加速度等因素对系统跟随误差的影响;最后通过所搭建的单轴伺服进给系统实验平台进行了验证,明确了速度、加速度与跟随误差的相关性。

CNC机床伺服系统特性对轮廓误差的影响机理

位置闭环控制的CNC机床在进行连续切削时,零件的轮廓精度与伺服驱动系统的稳态、动态特性有关。介绍了位置增益、跟随误差、轮廓误差,建立了位置闭环控制系统传递函数、跟随误差与轮廓误差数学模型,研究了直线和圆弧轮廓跟随误差与轮廓误差的关系,分析了CNC机床伺服系统特性对零件轮廓误差的影响机理,为提高零件轮廓的加工精度提供理论基础。

一种多轴数控机床轮廓误差耦合控制方法

在分析数控机床传统轮廓误差控制方法不足基础上,提出了一种计算简单、精度高、适合多轴控制的轮廓误差耦合控制方法。该方法包括轮廓误差计算模型和轮廓误差耦合控制方案两部分。提出的轮廓误差计算模型把当前采样周期实际刀具位置到本周期和上一周期插补指令点连线的最短距离近似为轮廓误差;设计的轮廓误差耦合控制方案,实现了对轮廓误差的实时补偿控制。数控仿真加工结果表明所提出轮廓误差耦合控制方法能够有效提高轮廓控制精度。