数控机床动态误差

机床的静态特性是指对静态的输入信号，机床的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关 系，即机床的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征机床静态特性的 主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。

所谓动态特性，是指机床在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，机床的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感 器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常 用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以机床的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

机床的动态性能是指机床运转之后振动、噪声、热变形与磨损等性能的总称。但长期以来主要指的是机床的振动性能，即主要指机床抵抗振动的能力。

机床结构的动态特性参数主要参数包括固有频率，阻尼比，振型，动刚度等。机床的动态分析主要是研究抵抗振动的能力，包括抗振性和切削稳定性。

现阶段，研究机床动态特性及确定机床动刚度的方法主要是通过对实际机床或模型作激振试验，采用正弦信号，随机信号，脉冲信号和非周期信号，根据不同的输入信号方式，采用不同的分析，测量方法。通过实验，找到影响动刚度的薄弱环节，提出改进措施，以改进结构设计，或安装有效的减振装置，从而达到提高机床的动刚度，使机床有较合适的动态特性的目的。 2100433B

在稳定状态变量和因变量的对应关系，为静态特性。如稳定状态下,放大器输入与输出的关系；稳定状态下电动机输出力矩与转速的关系。而动态特性是指在过渡过程中变量和因变量的对应关系

如放大器在放大交流信号,或脉冲信号时输入与输出的关系；电动机在起动，加速，速减，制动时输出力矩与转速的关系。

以多至五轴的数控机床为对象，通过研究机床多误差综合数学模型、高效测量、误差元素的精密和鲁棒建模、网络群控和实时补偿等，建立了多轴多误差综合加工误差数学模型及各种类型数控机床统一的综合数学模型、提出了多轴机床多误差的高效测量和辨识技术及传感器在机床上的多维优化布置策略、给出了几何误差、热误差、力误差元素的新建模方法、提出了多轴联动补偿运动解耦和多轴全运动联动补偿方法、研制了多轴多误差的动态实时补偿控制系统、研制了多轴多误差网络群控实时补偿系统和基于网络节点补偿单元的分布式网络系统、设计了网络群控实时补偿系统的通信模式。在五轴数控机床上实施多误差综合动态实时补偿；并实现通过网络对诸多台机床进行远程实时补偿的监控和误差补偿模型的修正，完成了网络群控实时补偿，大幅度提高机床加工精度。通过研究工作，研究成果已推广应用于多家数控机床制造企业和应用企业。创建了数控机床误差测量、建模和补偿理论方法体系，提升国产数控机床的加工精度水平和国际市场竞争力。 2100433B

以多至五轴的数控机床为对象，通过研究机床多误差综合数学模型、高效测量、误差元素的精密和鲁棒建模、网络群控和实时补偿等，建立包括几何、热和切削力等诸多误差的综合数学模型及其各类型数控机床统一的误差综合数学模型，提出基于矢量多步法及组合轨迹运动的数控机床误差元素的高效激光测量和辨识、温度传感器在机床上三维优化布置、几何和热复合的误差元素建模和五轴联动补偿运动解耦等理论和方法，开发经济实用的多至五轴数控机床多误差动态实时补偿系统，编制误差在线自动建模软件，在五轴数控机床上实施多误差综合动态实时补偿，实现通过网络对诸多台机床进行远程实时补偿的监控和误差补偿模型的修正，从而大幅度提高机床加工精度，并创建数控机床误差测量、建模和补偿理论方法体系，形成具有自主知识产权的核心技术并向企业推广应用，提升国产数控机床的加工精度水平和国际市场竞争力，把数控机床误差补偿技术发展到国际领先水平。

《数控机床误差实时补偿技术》主要介绍数控机床的误差概念及误差形成机理、误差综合数学模型的建立方法和理论、误差检测和误差元素建模技术、误差实时补偿控制及其系统等内容，并在理论方法基础上，给出了误差实时补偿应用实例。

《数控机床误差实时补偿技术》可作为机械制造专业研究生的教材或教学参考书，也可供从事精密加工、精密测量，以及数控机床设计、制造及使用的人员阅读。