数控机床三维空间误差建模及补偿技术研究.pdf

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1、第4期组合机床与自动化加工技术NO．42012年4月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueApr．2012文章编号：1001—2265(2012)04—0016—04数控机床三维空问误差建模及补偿技术研究米朱赤洲，陈蔚芳，赵鹏，刘明灯(1．南京航空航天大学机电学院，南京210016；2．南京四开电子企业有限公司，南京210007)摘要：为了提高数控机床的加工精度，解决由机床三维空间误差引起的工件加工质量降低的问题，在研究多体系统理论误差建模技术的基础上，提出离线补偿和嵌入式补偿两种补偿策略。离线补偿是基

2、于数控加工程序的修正补偿，将机床三维空间误差映射到数控加工程序，通过修改加工程序实现对机床的三维空间误差补偿；嵌入式补偿是基于数控系统的在线补偿，将机床三维空间误差融合到数控系统中，通过修正数控系统中的数据流实现对机床的三维空间误差补偿。实验表明，在不影响机床可靠性的前提下，两种补偿策略均显著提高了数控机床的加工精度。关键词：数控机床；加工精度；多体系统；误差补偿中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AResearchonCompensationTechniquefor3。DimensionVolumetricErrorsofCNCMachineToolsZH

3、UChi-zhou，CHENWei—fang，ZHA0Peng，LIUMing—deng(1．NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，Nanjing210016，China；2．NanjingSKYelectronicsenterpriseCo．Ltd，Nanjing210007，China)Abstract：3一DimensionvolumetricerrorsofCNCmachinetoolswillcauseadecre

4、aseinmachiningquali—ty．Toovercomethisproblem，ensurethemachiningaccuracy，twocompensationstrategiesbasedoner—rormodelingbyusingmulti—bodysystemtheoryareproposed．Oneisoffiinecompensation，theotherisembeddedcompensation．Ofiinecompensation，akindofcorrectioncompensationbasedonNCpro—gram，real

5、izesthecompensationof3-DimensionvolumetricerrorsofCNCmachinetoolsbymappingtheerrorstoNCprogramandmodifyingtheNCprogram．Embeddedcompensationisakindofonlinecorn—pensationbasedonCNCsystem，anditrealizesthecompensationbymodifyingthedataflowofCNCsystem．Thismethodisonthefoundationoftheamalga

6、mationofCNCsystemand3-Dimensionvolumet—ricerrorsmode1．ResultsfromexperimentsshowthatbothofthetwocompensationstrategiessignificantlyimprovetheprecisionofCNCmachinetoolsandnotaffectthemachinereliability．Keywords：CNCmachinetools；machiningaccuracy；multi—bodysystem；errorcompensation为十分重要的研

7、究领域。O引言提高数控机床精度的实现方式有两种，一种是数控机床是一种最常见、最重要的加工设备，可消除误差产生源头的误差避免技术，另一种是对加用于各种复杂零件和表面的加工，在汽车、轮船、航工过程中产生的综合误差进行补偿的误差补偿技空、航天和模具等制造行业中得到广泛应用。近术。误差避免技术是通过提高机床本体结构的精度些年来，我国大力发展航空航天工业，航空航天产品从根本上避免误差的产生，但随着机床本体结构精中高精度零部件占很大比率，对加工质量的要求也度的提高，制造成本将大幅度增长。此时，误差补偿相对较高，因此对高精密级的数控机床需求量巨大，技术便显示了其独特的优势，它不

8、需要改变数