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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
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| 內容簡介： |
机械工业出版社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。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章绪论1
11数控机床误差补偿研究的意义1
12数控机床误差补偿的基本概念2
121误差补偿的基本概念及特性3
122误差补偿的步骤4
13数控机床误差补偿技术研究的历史、现状和发展趋势6
131数控机床误差补偿技术研究的历史6
132数控机床误差补偿技术研究的现状17
133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
21数控机床误差概念及分类23
211误差的概念23
212误差的分类25
22数控机床几何误差元素26
23机床热误差及形成机理31
231机床热变形机理31
232机床热源及温度场32
233机床热变形分析36
24机床力误差及形成机理44
241机床力变形机理44
242机床力变形分析46
25其他误差机理48
251刀具磨损误差48
252其他误差49
253误差元素表及其应用51
第3章机床误差综合数学模型54
31齐次坐标变换5432机床误差综合数学模型的建立57
321机床误差综合数学模型的建模方法57
3224种结构加工中心的误差综合数学模型60
334种结构加工中心的统一数学模型68
3412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
41机床几何误差检测75
411激光干涉仪检测法77
412机床误差的双球规检测法87
413机床误差的平面光栅检测法90
42数控机床温度与热误差检测95
421数控机床温度与热误差位移检测系统96
422温度测点布置技术100
43切削力和切削力误差检测110
431测力仪直接测量切削力111
432通过驱动电动机电枢电流间接检测切削力112
44机床空间误差测量与辨识方法115
441空间误差的概念115
442分步对角线法空间误差测量辨识116
443双向分步对角线法空间误差测量辨识120
45其他误差的检测124
第5章数控机床误差元素建模技术127
51仅与机床位置坐标有关的几何误差元素建模127
511几何误差元素建模原理127
512几何误差元素建模举例128
52仅与机床温度有关的热误差元素建模134
521热误差元素建模原理134
522主轴热漂移误差的建模135
523基于RBF神经网络的数控车床热误差智能建模研究137
53与机床温度和位置坐标都有关的复合误差建模143
531复合误差建模原理143
532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
61误差补偿方式及实施策略149
611误差补偿方式149
612误差补偿实施策略150
62基于原点偏移的误差实时补偿系统155
621补偿系统的硬件执行平台155
622补偿系统的软件平台157
623实时补偿系统工作过程158
63基于网络接口的误差实时补偿系统158
631网络接口下单机补偿架构分析159
632网络接口下网络群控补偿架构分析163
633误差实时补偿系统硬件构成与软件设计165
634网络接口下单机补偿网络群控补偿系统工作流程173
ⅦⅧ第7章数控机床误差实时补偿技术应用实例176
71车削中心热误差实时补偿176
711问题描述176
712机床温度场及热误差的检测与分析177
713热误差模态分析181
714误差建模183
715实时补偿控制系统及补偿效果检验188
72数控双主轴车床几何误差与热误差综合实时补偿192
721数控双主轴车床运动部件结构简介及其误差元素193
722误差综合数学模型194
723误差元素检测和建模199
724误差补偿控制及补偿效果检验213
73加工中心几何误差与热误差综合实时补偿216
731温度传感器在机床上的布置216
732实时补偿器与机床数控系统的连接及其功能调试217
733机床误差动态实时补偿前后测量对比分析218
74VMC850E加工中心空间误差补偿229
741VMC850E加工中心结构简介及其误差元素230
742误差补偿及补偿效果检验231
75MK5225A重型数控龙门导轨磨床多误差综合实时补偿234
751重型数控龙门磨床结构特征234
752几何误差检测、建模及补偿237
753机床主轴热漂移误差实时补偿244
76五轴加工中心误差补偿246
761五轴加工中心结构简介与误差综合模型246
762五轴加工中心解耦补偿策略252
763平动轴误差测量和建模257
764旋转轴误差测量和建模265
765误差补偿实施和补偿效果验证267
参考文献277
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| 內容試閱：
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前言
现代机械制造技术正朝着高效率、高质量、高精度、高集成度和高智能化方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向之一，并成为提高国际竞争能力的关键技术。精密加工的广泛应用，以及加工技术和数控机床技术的高速发展，对数控机床加工精度的要求日益提高。
数控机床在加工中由于受加工系统内部及外部各种因素影响而产生加工误差，这些误差严重影响了被加工零件的精度及质量。在机床的各种误差源中，几何误差、热误差和切削力所致误差占据着绝大部分，故应以减少这些误差项，特别是其中的热误差为主要目标。
提高机床精度的基本方法有两种：误差防止法和误差补偿法。误差防止法靠提高机床设计、制造和安装精度，即通过提高机床本身精度来满足机械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于机床精度，因此该方法存在很大的局限性，并且经济上的代价往往是很昂贵的。而目前的误差补偿法主要使用软件技术，人为地造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到减小加工误差、提高零件加工精度的目的；误差补偿法所投入的费用与提高机床本身精度或新购买高精度机床相比要低得多。因此，误差补偿技术是提高机床加工精度经济有效的手段，其工程意义是非常显著的。已故的国际著名机械制造专家、美国密西根大学教授吴贤铭学长曾说过：“误差补偿技术的巧妙之处在于，加工出的零件精度可比加工母机的精度还高。”我们也认为：通过误差补偿可使被加工零件的精度高于加工机床本身的精度，这是一种“精度进化”的概念。由此可见，误差补偿技术具有多么巨大的作用。目前，误差补偿技术以其强大的技术生命力迅速被各国学者、专家所认识，并得以迅速发展和推广，已成为现代精密工程的重要技术支柱之一。国外数控机床的数控系统中一般都具有实时补偿功能模块，其精密数控机床大多数具有实时补偿功能。我国的数控机床及装备技术还较落后，其主要问题之一就是国产数控机床及装备的精度低。从2009年开始的“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项，把数控机床误差动态补偿技术列为共性技术，给予了大力度的研究资助，由此可见在国家政府层面上对误差补偿技术的重视和关注。所以，提高机床精度以提高中国高端数控机床及装备技术水平及其国际竞争能力，用中国的装备去武装制造业以免受制于人是当务之急，并具有全局性、战略性的意义。
本书主要包括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。全书各章节内容均为著者近年来在有关数控机床误差补偿技术的科研项目研究中提出并使用过的。由于时间和章节内容的限制，著者提出的应用实例未能全面包含在本书中，希望今后通过本书与同行学者及对数控机床误差补偿技术有兴趣的人员进一步交流。
本书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、制造及使用的技术人员阅读。本书在编写过程中力求由浅入深、通俗易懂，并紧密围绕生产实际，以增强理论知识与实际生产的结合。
在撰写过程中，刘国良老师、项四通博士也做了大量审阅工作，在此表示感谢！
感谢“网络协同制造与智能工厂”国家重点研发计划专项课题（2018YFB1701204）、“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题（2009ZX04014-022、2011ZX04015-031、2015ZX04005-001）、国家自然科学基金重大仪器专项（51527806）、国家自然科学基金项目（No51175343、No51275305、No51975372）、教育部博士点基金项目（20110073110041）、机械系统与振动国家重点实验室基金项目（MSV201104），以及上海市重大技术装备研制专项（0506001、0706015）等多年来对相关研究工作的支持和帮助！
感谢上海交通大学薛秉源教授，美国密西根大学倪军教授和袁景侠教授，山东大学艾兴院士，上海机床厂有限公司周勤之院士，上海机床研究所张家和教授级高工，重庆大学张根保教授,西安交通大学卢秉恒院士和梅雪松教授，浙江大学谭建荣院士和傅建中教授，哈尔滨工业大学高栋教授和梁迎春教授，天津大学黄田教授、章青教授和张大卫教授等多年来对著者在数控机床误差补偿研究中的指导、帮助和支持。
由于著者水平有限和撰写时间仓促，书中难免会有不妥之处，敬请读者批评指正。
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