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怎样消除随机误差对机床加工精度的影响?

时间:2018-11-20 08:50   作者:admin 点击: 次
  针对误差的不同类型,实施误差补偿可分为两大类。随机误差补偿要求“在线测量”,把误差检测装置直接安装在机床上,在机床工作的同时,实时地测出相应位置的误差值,用此误差值实时的对加工指令进行修正。随机误差补偿对机床的误差性质没有要求,能够同时对机床的随机误差和系统误差进行补偿。但需要一整套完整的高精度测量装置和其它相关的设备,成本太高,经济效益不好。文献[4]进行了温度的在线测量和补偿,未能达到实际应用。系统误差补偿是用相应的仪器预先对机床进行检测,即通过“离线测量”得到机床工作空间指令位置的误差值,把它们作为机床坐标的函数。机床工作时,根据加工点的坐标,调出相应的误差值以进行修正。要求机床的稳定性要好,保证机床误差的确定性,以便于修正,经补偿后的机床精度取决于机床的重复性和环境条件变化。数控机床在正常情况下,重复精度远高于其空间综合误差,故系统误差的补偿可有效的提高机床的精度,甚至可以提高机床的精度等级。迄今为止,国内外对系统误差的补偿方法有很多,可分为以下几种方法: 
 
 
  1单项误差合成补偿法 
 
 
  这种补偿方法是以误差合成公式为理论依据,首先通过直接测量法测得机床的各项单项原始误差值,由误差合成公式计算补偿点的误差分量,从而实现对机床的误差补偿。对三坐标测量机进行位置误差测量的当属Leete,运用三角几何关系,推导出了机床各坐标轴误差的表示方法,没有考虑转角的影响。较早进行误差补偿的应是Hocken教授,针对型号Moore5-Z(1)的三坐标测量机,在16小时内,测量了工作空间内大量的点的误差,在此过程中考虑了温度的影响,并用最小二乘法对误差模型参数进行了辨识。由于机床运动的位置信号直接从激光干涉仪获得,考虑了角度和直线度误差的影响,获得比较满意的结果。1985年G.Zhang成功的对三坐标测量机进行了误差补偿。测量了工作台平面度误差,除在工作台边缘数值稍大,其它不超过1μm,验证了刚体假设的可靠性。使用激光干涉仪和水平仪测量得的21项误差,通过线性坐标变换进行误差合成,并实施了误差补偿。X-Y平面上测量试验表明,补偿前,在所有测量点中误差值大于20μm的点占20%,在补偿后,不超过20%的点的误差大于2μm,证明精度提高了近10倍。 
 
 
  除了坐标测量机的误差补偿以外,数控机床误差补偿的研究也取得了一定的成果。在1977年Schultschik教授运用矢量图的方法,分析了机床各部件误差及其对几何精度的影响,奠定了机床几何误差进一步研究的基础。Ferreira和其合作者也对该方法进行了研究,得出了机床几何误差的通用模型,对单项误差合成补偿法作出了贡献。J.Nietal更进一步将该方法运用于在线的误差补偿,获得了比较理想的结果。Chenetal建立了32项误差模型,其中多余的11项是有关温度和机床原点误差参数,对卧式加工中心的补偿试验表明,精度提高10倍。Eung-SukLeaetal几乎使用了同G.Zhang一样的测量方法,对三坐标Bridgeport铣床21项误差进行了测量,运用误差合成法得出了误差模型,补偿后的结果分别用激光干涉仪和Renishaw的DBB系统进行了检验,证明机床精度得以提升。 
 
 
  2误差直接补偿法 
 
 
  这种方法要求精确地测出机床空间矢量误差,补偿精度要求越高,测量精度和测量的点数就要求越多,但要详尽地知道测量空间任意点的误差是不可能的,利用插值的方法求得补偿点的误差分量,进行误差修正,该种方法要求建立和补偿时一致的绝对测量坐标系。 
 
   3相对误差分解、合成补偿法 
 
 
  大多数误差测量方法只是得到了相对的综合误差,据此可以从中分解得到机床的单项误差。进一步利用误差合成的办法,对机床误差补偿是可行的。目前,国内外对这方面的研究也取得一定进展。 
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