误差分析作业

1数控机床几何误差与热误差综合建模2课题背景1数据采集2误差建模3课题背景各种高速、精密加工机床中，热变形导致的机床误差问题日益突出。大量研究表明，热误差是机床的最大误差源，所以对机床热变形误差的控制将是提高机床加工精度的关键技术。影响零件加工精度的各项误差热鲁棒性结构设计减少热源热流控制有限元等方法误差补偿系统热误差补偿值热误差补偿模型神经网络 灰色系统理论温度传感器温度测点选择和优化布置各轴误差分配误差检测技术热误差X轴Y轴Z轴补偿值机床热误差可在设计和制造中通过机床本身结构的改进来减小。但

是,在很多情况下,由于受到种种条件的限制,不能仅通过生产和设计来减小机床误差,因此,误差补偿技术作为一种提高机床精度的有效且经济的手段受到了广泛的重视。数据采集图1定位误差测量1定位误差测量以机床的

y轴定位误差的测量、建模进行说明。y轴行程范围为400

mm，测量起点为数控机床坐标零点。每

25

mm取一个测量点，全程共有

17个测量点。2温度误差测量y轴丝杆螺母y轴丝杆座y轴床身在整个温升过程中，对温度场进行实时监控，并记录下常温、温升

10～120

min时的测点温度。行程0分钟误差值10分钟20分钟30分钟45分钟70分钟120分钟0000000025-3-1.57155-0.219491.009662.221253.71378450-6-4.13521-1.431080.324851.957863.977176.4179175-7-4.27568-1.150131.273053.309925.206328100-7-3.327480.061462.906064.521517.2256411.96664125-8-3.116770.324854.258126.68138.8586512.3705150-9-2.396841.870065.73318.7181712.0895516.42669175-11-4.59175-0.465323.309928.8586512.2300317.49781200-15-7.08516-2.783141.132577.4890311.0184416.69008225-12-4.451270.605795.0658510.47411519.93854250-14-6.50571-1.624232.221258.3143113.4416220.48288275-17-9.71905-4.2230.061466.681311.2818317.37489300-19-11.194-5.68042-0.482885.8735712.0895520.07902325-18-10.158-4.029851.817388.033361521.57155350-20-10.7551-4.626871.553999.262511825.3468375-21-8.26163-1.518884.2581212.7743621.4310828.1914400-21-8.70061-0.939424.2581212.9148421.6944729.40299数据采集结果几何误差建模y轴在冷态，温度升高

10～120

min共7次测得的

7条定位误差曲线。由图可见在不同温度状态下测得的定位误差有很大的变化。这就是为何一般补偿的效果不好的原因，即不能按一条定位误差曲线进行补偿，而应该对于不同的温度，根据不同的定位误差曲线进行补偿。将前图中的

7条误差曲线均旋转到水平，即令一次拟合曲线斜率为0，然后求这

7条误差曲线的平均值，从而可得基准误差曲线。热误差建模热误差模型：综合误差建模综合误差建模：7条误差曲线共有17×7=119个误差点，将这些误差值汇总，下图为7条误差曲线的总体残差示意图。精度：[–4.27

μm,7.75

μm]总结该方法的特点：①考虑了机床不同温度状态下误差的全面变化而进行机床温度和误差数据的采集和分析，即以实际测量的机床误差数据为依据，分析了机床温升与误差变化之间的关系，建立了几何误差与热误差的综合数学模型，实现了主要机床误差的补偿，综合考虑了机床在温升前的冷态状态下以及在整个温升过程中直至热稳态之后的误差变化情况；②几何误差和热误差的分离和综合，即根据几何误差和热误差的不