数控机床误差实时补偿技术及应用

系统总结数控机床误差测量、分析建模与补偿技术， 6个误差实时补偿应用实例详解

本书是对数控机床误差测量、建模和补偿的理论、方法和实践的系统性总结，内容包括数控机床误差补偿的概念、步骤，数控机床误差补偿的历史、现状及发展趋势，数控机床误差及其形成机理，机床误差综合数学模型（包括五轴机床在内的典型数控机床的统一数学模型），数控机床误差检测技术，数控机床误差元素建模技术，数控机床误差实时补偿控制及其系统，以及数控机床误差实时补偿技术应用实例。本书适合机械制造专业研究生，以及从事精密加工，精密测量，数控机床设计、制造及使用的技术人员阅读。

前言
第1章 绪论1
1.1数控机床误差补偿研究的意义1
1.2数控机床误差补偿的基本概念2
1.2.1误差补偿的基本概念及特性3
1.2.2误差补偿的步骤4
1.3数控机床误差补偿技术研究的历史、现状和发展趋势6
1.3.1数控机床误差补偿技术研究的历史6
1.3.2数控机床误差补偿技术研究的现状17
1.3.3数控机床误差补偿技术研究的发展趋势18
第2章 数控机床误差及其形成机理23
2.1数控机床误差概念及分类23
2.1.1误差的概念23
2.1.2误差的分类25
2.2数控机床几何误差元素26
2.3机床热误差及形成机理31
2.3.1机床热变形机理31
2.3.2机床热源及温度场32
2.3.3机床热变形分析36
2.4机床力误差及形成机理44
2.4.1机床力变形机理44
2.4.2机床力变形分析46
2.5其他误差机理48
2.5.1刀具磨损误差48
2.5.2其他误差49
2.5.3误差元素表及其应用51
第3章 机床误差综合数学模型54
3.1齐次坐标变换54
3.2机床误差综合数学模型的建立57
3.2.1机床误差综合数学模型的建模方法57
3.2.24种结构加工中心的误差综合数学模型60
3.34种结构加工中心的统一数学模型68
3.412种结构五轴机床的统一数学模型70
第4章 数控机床误差检测技术75
4.1机床几何误差检测75
4.1.1激光干涉仪检测法77
4.1.2机床误差的双球规检测法87
4.1.3机床误差的平面光栅检测法90
4.2数控机床温度与热误差检测95
4.2.1数控机床温度与热误差(位移)检测系统96
4.2.2温度测点布置技术100
4.3切削力和切削力误差检测110
4.3.1测力仪直接测量切削力111
4.3.2通过驱动电动机电枢电流间接检测切削力112
4.4机床空间误差测量与辨识方法115
4.4.1空间误差的概念115
4.4.2分步对角线法空间误差测量辨识116
4.4.3双向分步对角线法空间误差测量辨识120
4.5其他误差的检测124
第5章 数控机床误差元素建模技术127
5.1仅与机床位置坐标有关的几何误差元素建模127
5.1.1几何误差元素建模原理127
5.1.2几何误差元素建模举例128
5.2仅与机床温度有关的热误差元素建模134
5.2.1热误差元素建模原理134
5.2.2主轴热漂移误差的建模135
5.2.3基于RBF神经网络的数控车床热误差智能建模研究137
5.3与机床温度和位置坐标都有关的复合误差建模143
5.3.1复合误差建模原理143
5.3.2机床几何与热复合误差建模举例144
第6章 数控机床误差实时补偿控制及其系统149
6.1误差补偿方式及实施策略149
6.1.1误差补偿方式149
6.1.2误差补偿实施策略150
6.2基于原点偏移的误差实时补偿系统155
6.2.1补偿系统的硬件执行平台155
6.2.2补偿系统的软件平台157
6.2.3实时补偿系统工作过程158
6.3基于网络接口的误差实时补偿系统158
6.3.1网络接口下单机补偿架构分析159
6.3.2网络接口下网络群控补偿架构分析163
6.3.3误差实时补偿系统硬件构成与软件设计165
6.3.4网络接口下单机补偿/网络群控补偿系统工作流程173
第7章 数控机床误差实时补偿技术应用实例176
7.1车削中心热误差实时补偿176
7.1.1问题描述176
7.1.2机床温度场及热误差的检测与分析177
7.1.3热误差模态分析181
7.1.4误差建模183
7.1.5实时补偿控制系统及补偿效果检验188
7.2数控双主轴车床几何误差与热误差综合实时补偿192
7.2.1数控双主轴车床运动部件结构简介及其误差元素193
7.2.2误差综合数学模型194
7.2.3误差元素检测和建模199
7.2.4误差补偿控制及补偿效果检验213
7.3加工中心几何误差与热误差综合实时补偿216
7.3.1温度传感器在机床上的布置216
7.3.2实时补偿器与机床数控系统的连接及其功能调试217
7.3.3机床误差动态实时补偿前后测量对比分析218
7.4VMC850E加工中心空间误差补偿229
7.4.1VMC850E加工中心结构简介及其误差元素230
7.4.2误差补偿及补偿效果检验231
7.5MK5225A重型数控龙门导轨磨床多误差综合实时补偿234
7.5.1重型数控龙门磨床结构特征234
7.5.2几何误差检测、建模及补偿237
7.5.3机床主轴热漂移误差实时补偿244
7.6五轴加工中心误差补偿246
7.6.1五轴加工中心结构简介与误差综合模型246
7.6.2五轴加工中心解耦补偿策略252
7.6.3平动轴误差测量和建模257
7.6.4旋转轴误差测量和建模265
7.6.5误差补偿实施和补偿效果验证267
参考文献277