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数控机床误差建模方法的研究现状分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:机床误差建模技术是实现机床误差补偿提高机床精度的重要步骤。1996年Yang和Yuan等用小波控制神经网络对机床热误差进行了建模。试验结果表明,数控机床热误差最优权系数组合建模方法精度高、泛化能力强,优于灰色预测、最小二乘支持向量机和多元线性回归3种建模方法。机床误差建模方法的发展从内容上来说,包括的误差项越来越多,从单一的几何误差到多种误差的综合,从直线、平面误差到空间误差。

数控机床误差建模方法的研究现状分析

机床误差建模技术是实现机床误差补偿提高机床精度的重要步骤。机床误差建模已经发展了多种不同的建模方法,如对机床的几何误差、空间误差以及包括多种误差的综合误差建模方法。

(1)几何误差建模方法

1961年Leete、French和Humphries等用三角关系建立机床的几何误差模型。

1986年Ferreira和Liu,1989年Elshchnawy和Ham等基于刚体运动和小角度误差假说建立了三轴机床和坐标测量机的几何误差解析二次型模型。同年,Han和Zhou等用FFT法建立了旋转工作台的位置误差模型。

1992年Soons等基本刚体假说基础建立了一种包括转动轴的多轴机床误差模型。

1994年Ziegert等建立了包括机床运动误差的神经网络模型。

(2)空间误差建模方法

1993—1977年Love和Scarr、Schultschik、Lin和Ehmann等通过分析机床各误差因素的影响关系,建立了机床的空间误差模型。Kiridena等用机构学方法建立了“RRTTT、RTTTR、TTTRR”形式的五轴数控机床空间几何误差模型,为此后多轴机床空间误差模型的建立打下了基础。

(3)综合误差建模方法

Donmez等针对车床推导出了包括几何误差和热误差在内的广义的误差模型。(www.xing528.com)

1988年Rexhtov基于小角度误差假设,用变分法推导出了任意构造机床广义精度模型,利用该模型可以将机床的各种误差直接用参数的形式来表达。

1992年Chen等通过齐次变换方法建立了包括几何误差与热误差在内的32项误差元素的误差模型,该模型适用于非刚体条件下的运动。

1996年Yang和Yuan等用小波控制神经网络对机床热误差进行了建模。

1997年朱建忠、李圣怡、黄凯等在考虑零件加工工艺的基础上,使Rexhtov的变分模型更符合实际应用。

1998年杨建国等用齐次坐标变换的原理建立起车削加工中心的几何与热误差模型。

2000年Rahman等基于齐次坐标矩阵建立起包含多种误差在内的多轴数控机床准静态误差综合空间误差模型。

2009年林伟青等利用动态自适应算法优化热误差建模中的参数,首先对数据进行最小二乘支持矢量机建模,根据误差变量确定权重系数,建立了数控铣床热误差模型。试验结果表明,该建模方法精度高,泛化能力强,优于未加权的最小二乘支持矢量机和传统最小二乘法

2012年阳红等利用灰色模型和最小二乘支持向量机模型,通过加权系数将两种模型进行组合。试验结果表明,数控机床热误差最优权系数组合建模方法精度高、泛化能力强,优于灰色预测、最小二乘支持向量机和多元线性回归3种建模方法。

机床误差建模方法的发展从内容上来说,包括的误差项越来越多,从单一的几何误差到多种误差的综合,从直线、平面误差到空间误差。从建模的理论上来说,从传统的统计分析到使用自学习的神经网络再到多种建模方法的综合运用。随着人们对机床各种误差源的逐步认识和研究,误差的建模方法也越来越向通用性强、综合性强、准确性高的方向发展。

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