数控机床运动误差智能补偿方法的研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
数控机床运动误差智能补偿方法的研究
姓名:周伦才
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:邬再新
20080420
摘要仰采用数控加工的目的是提高产品加工的精度和效率,因此加工精度是数控机床最重要的性能指标之一,而对机床实施误差补偿是提高机床加工精度较为有效的方法,但由于数控加工过程具有复杂性、非线性、不确定性等特点,用传统的基于机床成形系统精确数学模型的方法已经难以获得良好的误差补偿效果。本文就是以如何提高数控机床误差补偿精度为目的而展开的。以国内外研究为基础,应用多体系统误差分析理论建立了数控机床理想运动模型、误差情况下的运动模型、刀具空间姿态理想运动模型以及刀具空间姿态运为例给出了成形点空间运动误差模型和刀具姿态运动误差模型。机床误差参数的网络辨识,对误差补偿技术和误差控制的神经网络实现方法进行分析,建立了神经网络误差补偿模型。结合了双频激光干涉仪位移测量和直线度测量及三点法回转误差测量法,综合基于多体系统运动学理论建立的误差模型,以及机床几何误差的辨识,利用软件对测量参数进行处理,获得了较为全面的网络训练样本,进一步提高了网络的精度。差补偿的可行性,对补偿前后的结果分析可以看出,将神经网络技术应用在数控机床误差补偿控制中是可行的,与传统误差补偿方法相比,基于神经网络的数控机床误差补偿具有补偿精度较高、稳定性较好的特点。关键词:数控机床;多体系统;误差补偿;神经网络动误差模型。并以旧奈逯崾赝蚰茱巯炒睤正确辨识是误差补偿的前提条件之一,本文利用多体系统运动学理论对平动轴和转动轴的几何误差进行了正确辨识。为了提高误差补偿效果,本文在分析神经网络学习机理的基础上,利用神经网络良好的逼近能力、泛化能力及自学习能力的特点,通过对数控系统进行神经通过仿真试验验证了机床成形点空间位置误差模型的正确性和神经网络误硕宦畚
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日期:腓吼冲莎月肜日作者硌竟日期:土睹钥歼倒卯欤银再兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明∥月/步日露日原创性声明学位论文版权使用授权书本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名:导师签名:
第绪论需求。当前,精密加工的加工精度达到了颉玂。颍砻娲植诙却锏搅薕.~朋,~膨,这种高精度只凭手工精整是无法达到的,也不适应当今市场课题的提出和意义随着科学技术的快速发展和世界经济的~体化,经济竞争日趋激烈,社会对高质量产品的需求越来越大,同时产品的更新速度越来越快,零件的复杂程度和精度要求越来越高。激烈的市场竞争要求产品的生产周期越来越短,传统的加工方法与设备已难于满足多样化、柔性化与复杂化的高效高质量的加工要求,如现在包含自由曲面的大型零件的制造越来越离不开数控机床加工技术的进步。数控加工技术的迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分,随着产品质量要求多轴联动数控机床特别是五轴及五轴以上联动数控机床是实现大型与异型复杂零件高效率高质量加工的重要手段,代表着一个国家机械制造业数控技术发展经济发展的要求。自由曲面广泛应用于大型旋转机械缙只⒈谩⒐姆缁退轮机等囊镀吐菪埃酝返幕竦弥饕2捎镁苎怪⒑附拥燃庸し椒ā加工过程中利用模板进行几何形状的修正,该方法加工精度低、效率低,难以实现自动化生产,这将推动着能加工复杂精密零部件的多轴联动数控机床的发展,使得多轴数控机床在我国机械、航空、航天、能源和交通等工业领域中的作用越来越重要,机床精度也随之受到广泛关注,其精度高低可以用误差的大小来衡量。数控机床精度是影响被加工工件尺寸精度的一个直接原因,提高工件加工精度,首先要提高机床精度。在目前的研究中,提高机床精度有两种基木方法:误差防止法和误差补偿法【们。误差防止法一般应用在机床设计制造阶段,试图通过设计和制造途径来消除可能的误差源,故也称精度设计。比如通过提高机床部件的设计和制造精度以减小系统内的误差