《精密和超精密加工技术 Precision and ultraprecision machining》第6章 在线检测与误差补偿技术

Precision and ultraprecision machining 精密和起精密加味 姜春晓 2005年10月 2021/2/21

2021/2/21 姜春晓 2005年10月 Precision and ultraprecision machining 精密和超精密加工技术

意密线检测与误兽补线本 61概述 62在线检测与误差补偿方法 63微位移技术 2021/2/21

2021/2/21 6.1 概述 6.2 在线检测与误差补偿方法 6.3 微位移技术 第6章 在线检测与误差补偿技术

保证零件加工精度的途径 保证零件加工精度的途径:1)“蜕化”原 则,或称“母性”原则。2)“进化”原则, 或称“创造性”原则。 提高加工精度的途径:1)隔离和消除误差 2)误差补偿,用相应的措施去“钝化“、抵 消、均化误差,使误差减小。 2021/2/21

2021/2/21 一、保证零件加工精度的途径 保证零件加工精度的途径：1）“蜕化”原 则，或称“母性”原则。2）“进化”原则， 或称“创造性”原则。 提高加工精度的途径：1）隔离和消除误差； 2）误差补偿，用相应的措施去“钝化“、抵 消、均化误差，使误差减小。 第1节 概述

加工精度的检测 1.离线检测 工件加工完毕后,从机床上取下,在机床 旁或在检测室中进行检测。 2.在位检测 工件加工完毕后,在机床上不卸下工件的 情况下进行检测。 3在线检测 工件在加工过程中的同时进行检测,又称 主动检测、动态检测。 2021/2/21

2021/2/21 二、加工精度的检测 1.离线检测 工件加工完毕后，从机床上取下，在机床 旁或在检测室中进行检测。 2.在位检测 工件加工完毕后，在机床上不卸下工件的 情况下进行检测。 3.在线检测 工件在加工过程中的同时进行检测，又称 主动检测、动态检测

在线检测特点 1)能够连续检测加工过程中的变化,了解在加工过 程中误差分布和发展; 2)检测结果能反映实际加工情况; 3)在线检测的难度较大; 4)在线检测大都用非接触传感器,对传感器的性能 要求较高 5)一般是自动运行,形成在线检测系统。 在线检测类型 1)直接检测系统:直接检测工件的加工误差,并补偿 2)间接检测系统:检测产生加工误差的误差源,并补 1/2/21

2021/2/21 在线检测特点 1）能够连续检测加工过程中的变化，了解在加工过 程中误差分布和发展； 2）检测结果能反映实际加工情况； 3）在线检测的难度较大； 4）在线检测大都用非接触传感器，对传感器的性能 要求较高； 5）一般是自动运行，形成在线检测系统。 在线检测类型 1）直接检测系统：直接检测工件的加工误差，并补偿 2）间接检测系统：检测产生加工误差的误差源，并补 偿

三、误差补偿技术 1误差补偿的概念 在机械加工中出现的误差采用修正、抵消、均 化、“钝化”等措施使误差减小或消除——误 差补偿。 从狭义的角度分析:误差修正(校正)是指对 测量、计算、预测所得的误差进行修正(校正); 误差分离是指从综合测量所得的误差中分离出 所需的单项误差;误差抵消是指两个或更多个 误差的相互抵消;误差补偿是对一尺寸、形状 位置差值的补足。 2021/2/21

2021/2/21 三、误差补偿技术 1.误差补偿的概念 在机械加工中出现的误差采用修正、抵消、均 化、“钝化”等措施使误差减小或消除——误 差补偿。 从狭义的角度分析：误差修正（校正）是指对 测量、计算、预测所得的误差进行修正（校正)； 误差分离是指从综合测量所得的误差中分离出 所需的单项误差；误差抵消是指两个或更多个 误差的相互抵消；误差补偿是对一尺寸、形状、 位置差值的补足

2误差补偿的类型 (1)实时与非实时误差补偿 实时误差补偿一加工过程中,实时进行误差 检测,并紧接着进行误差补偿,不仅可以补偿 系统误差,且可以补偿随机误差。非实时误差 补偿一只能补偿系统淏差。 (2)软件与硬件误差补偿 软件补偿一通过计算机对所建立的数学模型 进行运算后,发出运动指令,由数控随动系统 完成误差补偿动作。软件与硬件补偿的区分是 看补偿信息是由软件还是硬件产生的。 2021/2/21

2021/2/21 2.误差补偿的类型 （1）实时与非实时误差补偿 实时误差补偿—加工过程中，实时进行误差 检测，并紧接着进行误差补偿，不仅可以补偿 系统误差，且可以补偿随机误差。非实时误差 补偿—只能补偿系统误差。 （2）软件与硬件误差补偿 软件补偿—通过计算机对所建立的数学模型 进行运算后，发出运动指令，由数控随动系统 完成误差补偿动作。软件与硬件补偿的区分是 看补偿信息是由软件还是硬件产生的

2误差补偿的类型 (3)单项与综合误差补偿 综合误差补偿是同时补偿几项误差,比单项误 差补偿要复杂,但效率高、效果好。 (4)单维与多维误差补偿 多维误差补偿是在多坐标上进行误差补偿,难 度和工作量都比较大,是近几年来发展起来的 误差补偿技术。 2021/2/21

2021/2/21 2.误差补偿的类型 （3）单项与综合误差补偿 综合误差补偿是同时补偿几项误差，比单项误 差补偿要复杂，但效率高、效果好。 （4）单维与多维误差补偿 多维误差补偿是在多坐标上进行误差补偿，难 度和工作量都比较大，是近几年来发展起来的 误差补偿技术

3误差补偿过程 过程:1)反复检测出现的误差并分析,找 出规律,找出影响误差的主要因素,确定误差 项目。2)进行误差信号的处理,去除干扰信 号,分离不需要的误差信号,找出工件加工误 差与在补偿点的补偿量之间的关系,建立相应 的数学模型。3)选择或设计合适的误差补偿 控制系统和执行机构,以便在补偿点实现补偿 运动。4)验证误差补偿的效果,进行必要的 调试,保证达到预期要求。 2021/2/21

2021/2/21 3.误差补偿过程 过程：1）反复检测出现的误差并分析，找 出规律，找出影响误差的主要因素，确定误差 项目。2）进行误差信号的处理，去除干扰信 号，分离不需要的误差信号，找出工件加工误 差与在补偿点的补偿量之间的关系，建立相应 的数学模型。3）选择或设计合适的误差补偿 控制系统和执行机构，以便在补偿点实现补偿 运动。4）验证误差补偿的效果，进行必要的 调试，保证达到预期要求

4误差补偿系统的组成 1)误差信号的检测 2)误差信号的处理 3)误差信号的建模 计算机控制系统 4)补偿控制 1H2345 误差补偿系统组成示意图 5)补偿执行机构 1-误差信号检测2-误差信号处理 3-误差信号建模4-补偿空制 5-补偿执行机构 2021/2/21

2021/2/21 1）误差信号的检测 2）误差信号的处理 3）误差信号的建模 4）补偿控制 5）补偿执行机构 1 2 3 4 5 计算机控制系统 误差补偿系统组成示意图 1－误差信号检测 2－误差信号处理 3－误差信号建模 4－补偿控制 5－补偿执行机构 4.误差补偿系统的组成