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龙门双驱动机床激光螺距误差补偿引言龙门双驱动机床是一种高精度、高效率的数控机床，广泛应用于各种加工领域。
然而，由于制造和使用过程中的各种因素，机床的螺距误差可能会导致加工结果的不准确。
为了解决这个问题，激光螺距误差补偿技术应运而生。
本文将详细介绍龙门双驱动机床激光螺距误差补偿的原理、方法和应用。
一、激光螺距误差补偿的原理激光螺距误差补偿是一种利用激光测量技术来检测机床的螺距误差，并通过控制系统对误差进行补偿的方法。
其原理基于激光干涉和测量的原理，通过测量激光束在机床工作台上的位置，计算出工作台的实际位置与期望位置之间的差异，从而得到螺距误差的信息。
具体而言，激光螺距误差补偿系统由激光发射器、激光接收器、信号处理器和控制系统组成。
激光发射器发射一束激光束，经由反射镜照射到机床工作台上。
激光接收器接收反射回来的激光束，并将其转化为电信号。
信号处理器对接收到的信号进行处理，计算出工作台的实际位置。
控制系统根据实际位置与期望位置的差异，控制机床的运动，以实现螺距误差的补偿。
二、激光螺距误差补偿的方法激光螺距误差补偿可以通过以下几种方法实现：1. 反馈控制法反馈控制法是最常用的激光螺距误差补偿方法之一。
该方法通过激光测量机床的实际位置，并将其与期望位置进行比较，计算出误差值。
然后，根据误差值，控制系统调整机床的运动，使其实际位置逐渐接近期望位置，从而实现螺距误差的补偿。
2. 前馈控制法前馈控制法是另一种常用的激光螺距误差补偿方法。
该方法通过预先测量机床的螺距误差，并将其存储在控制系统中。
在加工过程中，控制系统根据当前位置和预先存储的螺距误差数据，计算出应该施加的补偿量，并通过调整控制信号，实现螺距误差的补偿。
3. 自适应控制法自适应控制法是一种更为高级的激光螺距误差补偿方法。
该方法通过实时监测机床的工作状态和环境变化，并根据这些信息调整补偿参数，以适应不同的加工条件和工件要求。
自适应控制法能够提高机床的适应性和稳定性，从而更好地实现螺距误差的补偿。
浅谈数控机床几何误差的补偿方法【摘要】随着我国经济的快速发展和机床加工技术的迅猛进步，数控机床作为一种加工设备已经应用广泛。
在现有的技术水平上提高机床的加工精度就成了市场竞争的主要方向。
提高数控机床精度的方法一般而言主要有两种：一种是通过提高零件设计制造和零件装配的水平来消除可能产生的误差源，称为误差防止法。
该方法一方面主要受到加工母机精度的制约；另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。
另一种叫误差补偿法，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的升级。
本文就对对数控机床几何误差产生的原因作了比较详细的分析，将系统误差的补偿方法进行了归纳和总结。
并在此基础上阐述了各类误差补偿方法的应用场合，为进一步实现机床精度的升级打下基础。
【关键词】数控机床；几何误差；误差补偿关于数控机床几何误差的补偿，不但可以改进单个零件的加工精度，加强零件的质量水平，提升企业的市场竞争能力，甚至可以提高整个机械工业的加工水平，对促进科学技术进步，提高我国的科技创新实力，继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。
有关研究表明：几何误差和由温度引起的误差约占机床总体误差的70％，其中几何误差相对较为稳定，易于进行误差补偿。
1 几何误差产生的原因1.1 机床的原始制造误差是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差，是数控机床几何误差产生的主要原因。
1.2 机床的控制系统误差包括机床轴系的伺服误差（轮廓跟随误差），数控插补算法误差。
1.3 热变形误差由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。
1.4 切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。
这种误差又称为“让刀”，它造成加工零件的形状畸变，尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时，这一误差更为严重。
1.5 机床的振动误差在切削加工时，数控机床由于工艺的柔性和工序的多变，其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域，从而激起强烈的颤振。
检测与质量TestandQuality _______________________________________________________________________2021年第5期五轴联动龙门铳床误差分析与检测辨识研究**国家科技重大专项(2019ZX04006-001)范晋伟①叶倩①刘强①潘日①李伟华②(①北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124；②北京第二机床厂有限公司，北京100124)摘 要:对某五轴联动龙门铳床进行几何误差分析，并结合机床拓扑结构和多体系统理论的理想的位置、运动矩阵、位置、运动误差矩阵，利用激光干涉仪进行机床仅沿三坐标轴方向运动的误差检测，辨识滚 角误差；平动轴的各项几何误差经补偿后，使用雷尼绍球杆仪分别与三坐标轴的方向平行，进行C 回转轴误差检测,再使得球杆仪安装沿Y 轴有一偏移量，进行〃轴的误差检测，辨识线位移误差和角位移误差。
最终，得到五轴联动龙门铳床的37项几何误差参数，为后续的误差补偿奠定基础。
关键词：误差辨识;几何误差;误差检测;五轴机床中图分类号:TH161 文献标识码:ADOI ： 10.19287/j. cnki. 1005-2402.2021. 05・ 014Research on errors analysis and detection and identificationof five-axis linkage gantry milling machineFAN Jinwei ①，YE Qian ①，LIU Qiang° , PAN Ri ①，LI Weihua®(①School of Mechanical Engineering and Applied Electronics , Beijing University of Technology ,Beijing 100124, CHN ；②Beier Machine Tool Works Co., Ltd., Beijing 100124, CHN)Abstract : Analyze the geometric errors of a five 一 axis linkage gantry milling machine , and combine the idealposition matrix and ideal motion matrix , position error matrix and motion error matrix of the machine tooltopology and multi-body system theory. The laser interferometer is used to move the machine tool only a-long the three coordinate axes. Errors detection and identification of the roll angle errors ； After compen sation for the various geometric errors of the translational axis , use the Renishaw ballbar to be parallel tothe direction of the three -coordinate axis to perform the C-rotation axis errors detection ； when installing the ballbar , there is an offset along the Y axis, and the errors detection of the B axis is performed to i- dentify the linear displacement errors and the angular displacement errors. Finally , 37 geometric error pa rameters of the five-axis linkage gantry milling machine are obtained , which lays the foundation for sub sequent error compensation.Keywords : errors identification ； geometric errors ； errors detection ； five axis machine tool 数控机床作为传统高端制造装备,在制造业发展过程中起着主导作用。
数控加工中的误差及补偿方法分析摘要：数控机床现在应用十分普遍，相比普通机床，无论是生产效率还是加工精度均有了明显提升，可保证产品质量满足市场要求。
以提高数控加工精度为目的，分析各种误差产生的原因，以及寻求高精度误差补偿方法，保障数控机床可以稳定运行，维持高精度加工状态。
文章就数控加工误差类型以及补偿方法进行了简单的分析。
关键词：数控加工；高精度；误差补偿数控加工存在着精度高且柔性自动化等特点，对于复杂零件的加工优势突出，被越发广泛的应用于制造业，且取得了显著成果。
为了进一步做到高精度加工，不断减小误差，就需要在生产加工中总结各类误差的表现形式，并分析其产生的原因，寻求更有效的误差补偿方法，例如通过控制温度与振动从根源上来减少甚至消除误差，或者是应用软件工程来进行纠错等，更大程度上实现高精度数控加工。
一、数控加工误差分析1.加工误差分类数据加工生产过程中受多种因素影响而产生加工误差，一类是根据误差条件可分为静态误差、准静态误差和动态误差。
其中，静态误差即数控加工过程中准确度和误差不会因为时间影响而发生变化。
准静态误差是在给定工作环境中会缓慢的发生变化，但是该条件下会始终保持不变，例如特定工作条件下产生的准静态误差本质并不会发生变化或者是变化速度非常缓慢[1]。
另一类则是根据误差来源可分为位置误差与非位置误差。
位置误差即数控加工生产过程中，随着零部件的运动，产生的运动轨迹以及位置与理想条件有着一定偏差，同时期望运动轨迹以及位置与指令相差较大，如几何误差。
数控机床不同零件与零件在生产运动过程中因外界条件的干扰，零部件的实际运行轨迹以及位置与理想条件偏差较大，包括力误差、热误差以及刀具磨损误差等。
2.误差产生原因数控加工生产中因各因素的影响不可避免的会有误差形成，促使切削工艺中工件与刀具的位置发生变化，影响零部件加工精度。
一般数控加工误差产生原因可从加工方法误差与调安误差两个方面分析，只有当误差总和低于允许差值时，才能够做到高精度数控加工。
摘要加工精度是机床最重要的性能指标之一。
本课题运用多体系统运动学为核心的误差分析理论体系，对三轴数控机床精度问题进行了系统、全面的分析，并重点在数控机床误差测量、误差分析建模、误差辨识以及误差补偿等方面的研究，通过建立误差模型，得出误差在刀具运动过程中的传递规律，给出了过程，为了提高加工精度，从而对机床进行了软件误差补偿。
本文主要从以下几个方面的内容进行了研究和探讨：(1) 研究了机床的精度分析的基本理论，对多体系统运动学以及基于该理论的机床误差建模、误差辨识及误差补偿的方法作了科学性的研究。
数控机床误差参数的正确辨识是数控机床补偿的必要前提条件。
(2) 详细分析了三坐标9线误差分析方法，以沿X向运动为例，算得六项误差参数，为例，具体给出其计算继而同理可以推算出沿Y向和Z向的十二项误差参数，之后又以xy方法，同理可推算出其余两项垂直度误差。
由此得到21项误差，并以X向为例，做实验，将测得值和计算的两个误差进行比较，发现误差相差比较小。
(3) 详细阐述了软件补偿数控指令的修正算法，再根据此建立了软件补偿系统，分别对软件系统的软硬件流程进行详细阐述，最后通过此项技术的误差补偿，数控机床的各项误差都有所降低，达到了本课题提高机床加工精度的目的。
但是本课题的成果尚未应用到生产实际中，在今后的研究中，还要进行大量的实验去获取大量的实际数据，为今后该方法的实际应用奠定基础。
关键词：数控机床；几何误差；多体系统；误差补偿AbstractThe machining accuracy is one of the most important performance indexes for machinetools．Theoretical analysis of system error based on the kinematics of multi-body system as the core, the three axis CNC machine tool accuracy problem analyzed system, comprehensive, and focus on the NC machine tool error measurement, error analysis, error identification and the error compensation model etc., by establishing the error model, transfer of error in the tool motion process in conclusion, given the process, in order to improve the machining precision, thus the software error compensation of machine tools. The following issues are mainly studied and addressed in this thesis：(1) Research on the basic theory analysis of the accuracy of machine tools, the kinematics of multi-body system and method of the theory of the machine tool error modeling, error identification and the error compensation based on the scientific study. Correctly identifying the geometric error parameters is a necessary prerequisite for compensation of NC machine.(2) After establishing the precision model of machine tools，the measurement and evaluation of their error parameters have been started．There are many kinds of error parameters in the machine tool to influence its machining accuracy．The recognized strategies of error measurements and evaluations for machine tools are introduced．After that，this paper has detailed a new method defined as twelve—line method for the sake of making the most of double．frequency laser interferometers to measure and evaluate 21 geometric errors of three-axis system．Based on these researches，the problems of the error measurement and evaluation of machine tools in the application process of MBS theories are resolved perfectly．(3) This paper put forward index systems of machining contour errors，through error compensation of this technology, the NC machine tool error are reduced, reaches the aim of improving the machining accuracy of machine tools. But the result has not been applied to the actual production, in future research, but also a large number of experiments to obtain a large number of actual data, and lay the foundation for the future application of the method.Key words：machine center; geometric error; multi-body system; error compensation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (V)1 绪论 (1)1.1数控机床加工误差补偿技术的研究内容和意义 (1)1.2国内外的发展概况及分析 (1)1.3误差补偿技术研究应达到的要求 (1)1.3.1 研究的指导思想 (1)1.3.2 应要达到的要求 (2)2 数控机床的主要误差来源及补偿方法的研究 (3)2.1数控机床的误差来源及分类 (3)2.1.1 数控机床的误差产生的原因及分析 (3)2.1.2 数控机床的误差分类 (3)2.1.3 数控机床的误差补偿技术研究 (4)2.2基于多体系统理论的几何误差模型 (4)2.2.1多体系统拓扑结构的描述 (4)2.2.2 实际情况下多体系统的位置关系 (5)2.3误差分析及参数辨识 (7)2.3.1 三坐标误差分析 (7)2.3.2 数控机床误差补偿的误差参数辨识 (7)2.3.3 误差补偿的实验与结论 (9)2.5本章小结 (10)3数控机床加工误差补偿系统 (11)3.1几何误差软件补偿法选择与分析 (11)3.1.1 误差补偿方法的分类与选择 (11)3.1.2 软件补偿数控指令修正算法 (11)3.2误差补偿系统的硬件设计分析 (14)3.2.1 软件补偿数控指令修正算法 (14)3.2误差补偿系统的软件设计分析 (15)3.3本章小结 (19)4 数控机床加工的误差补偿及仿真验证 (20)4.1误差补偿系统的软件补偿实验 (20)V4.1.1 数控机床类型及约束参数的设定 (20)4.1.2 机床误差参数辨识模块 (21)4.1.3 共建位置及刀具参数输入 (22)4.2数控机床误差补偿软件的仿真验证 (23)4.2.1 针对X向测出的误差前后数据记录 (24)4.2.2 三坐标轴上误差补偿前后误差值的分析 (25)4.3本章小结 (27)5 结论 (28)5.1全文总结 (28)5.2存在的问题及分析 (28)5.3数控机床加工误差补偿技术的展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)数控机床加工误差补偿技术的研究1 绪论1.1 数控机床加工误差补偿技术的研究内容和意义在现今高科技环境下, 制造领域正向高精度、高质量、高集成度和智能化方向发展，人们对机械产品的精度和质量要求越来越高，要求必须采用高精密制造加工技术,而作为制造加工的主要设备数控机床的精度技术,已成为提高制造水平和国际竞争力的关键技术[1]。
