误差补偿技术及其应用哈工大剖析.pptVIP

第*页 重型数控机床误差补偿技术的研究与应用 第*页 一、课题的研究背景 二、现有数控系统误差补偿功能 三、重型数控机床误差补偿的主要难点 四、本课题的主要研究内容 提 纲 第*页 2009年国家科技重大专项“高档数控机床及基础制造装备”公开指南就支持了共性技术-动态综合补偿技术（课题33），共支持了6个误差补偿的课题，主要针对高精度机床、高速机床、多轴数控机床、重型数控机床等几个方面。哈工大、齐二机床厂、上海航天149厂共同承担。2013年“黑龙江省应用技术研究与开发计划项目”又支持该项目的成果在企业进行应用。 1 研究背景 滑枕热变形严重——进给方向 导轨静压油温升明显造成热变形 立柱热倾斜误差明显 开式结构、较大运动空间造成几何误差明显 几何误差——开放式结构、运动空间大； 热误差——载荷重、功率大、运动空间大、运动部件质量大； 第*页 2. 现有数控系统误差补偿功能 反向间隙补偿 坐标轴/主轴换向误差，西门子840D中MD32450 螺距误差补偿 滚珠丝杠制造工艺不理想，线性补偿，数据文件，按轴补偿，各轴互不影响，无方向性 温度补偿 补偿温度变化导致的机械变形，两次线性假设，MD32750，SD43900，SD43910，SD43920 垂度补偿/交叉轴补偿 坐标轴间的补偿，每对基础轴和补偿轴一个补偿文件，可用于双向螺补 跟随误差补偿 速度前馈，转矩前馈，在三环优化的基础上，通过修改相应机床参数来实现 摩擦/过象限补偿 静摩擦大于动摩擦，坐标轴过象限尖角，给速度环输入附加脉冲，手动/神经网络调整方法 Siemens VCS（Volumetric Compensation System）/ Fanuc 3D Compensation 美国API公司：XD Laser SELFCOMP Solution for与Siemens Sinumerik 840D 英国Renishaw公司：RVC-Siemens 和 RVC-Fanuc VEC（Volumetric Compensation System） 美国国家制造科学中心，VALMT联合行动（API、Boeing、Siemens、Mag Cincinnati） 第*页 3 重型数控机床误差补偿的主要难点 1 机床大尺寸空间内几何误差的检测问题 结构尺寸大、行程大 载荷重 运动环节多 大范围小误差检测 误差产生因素多 2 机床大尺寸空间内几何误差的建模问题 预测精度 计算效率 3 重型数控机床热误差的检测与建模问题 滑枕定位误差明显； 检测-辨识-分离-建模 4 重型数控机床移动部件质量大 载荷变形 伺服误差 5 重型数控机床误差补偿实现策略问题 国外系统相对封闭 补偿模块如何集成到CNC系统 第*页 4 本课题的主要研究内容 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 典型机床结构热变形误差建模与预测技术技术 重载负荷变形误差建模与补偿技术 动态综合误差补偿系统集成技术 重型数控机床主要误差源及其影响因素 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 第*页 多体系统理论 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 几何误差模型 第*页 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 九线法的测量原理示意图 激光跟踪仪测量 几何误差检测与辨识实验 “9线法”辨识的测量数据 多维激光干涉仪测量 第*页 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 几何误差检测与辨识实验 21项几何误差辨识结果 误差辨识模型 第*页 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 几何误差模型验证实验 预测误差场 误差计算值与测量值比较 第*页 149厂应用效果 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 第*页 149厂应用效果 4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 经过误差补偿技术的应用，使得上海航天设备制造总厂购买的落地铣镗床的精度得到恢复和提高，能够加工神州系列的关键零件。 第*页 建立动力学模型与动态跟踪误差模型； 检测与验证大惯量移动部件伺服驱动动态误差； 4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 第*页 仿真分析模型及结果 4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 ADAMS模型 系统建模与仿真总体结构流程图 第*页 4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 直线插补 仿真与实验结果对比 第*页 4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 圆弧插补 仿真与实验结果对比 第*页 4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 跟随误差 调整前 调整后 X 1.2030mm 0.0760mm Y 1.1970mm 0.0460mm W