提高精密同鏜的加工精度

1、智能制造雜志，13, 379-389, 2001© 2002 Kluwer學(xué)術(shù)出版社，荷蘭制造提高精密同鏜的加工精度M. G. MEHRABI, G. O'NEAL, B. -K. MIN, Z. PASEK , Y. KOREN（密歇根大學(xué)安娜堡分校機(jī)械工程系，密歇根州，美國(guó)）Lamb Technicon，沃倫，密歇根州，美國(guó)2001年4月收到論文并于11月接受摘要：高加工精度的需求日益增長(zhǎng)，以獲得更高的精確度和低表面粗糙度，因?yàn)樗鼈兪潜ＷC產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵因素。總的說(shuō)來(lái)，加工操作與不同來(lái)源的原始級(jí)的誤差是相關(guān)聯(lián)的。因此，加工的尺寸特性通常與期望的標(biāo)稱值相偏離。誤差來(lái)源的

2、識(shí)別，測(cè)量技術(shù)（在線或離線），其補(bǔ)償有效的策略是盡量減少所需的步驟，并且在某些情況下消除過(guò)程誤差。本文將專注于加工操作中特定的同鏜工藝的建模及幾何誤差補(bǔ)償。這是一個(gè)正在進(jìn)行的側(cè)重于為加工長(zhǎng)孔而設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出一個(gè)靈活精密的同鏜站的研究項(xiàng)目的一部分。通過(guò)對(duì)幾何誤差來(lái)源及其組成的簡(jiǎn)要概述后，下面介紹一種關(guān)于它們的計(jì)算方法。在這方面，反映了機(jī)床幾何誤差在刀尖的影響的誤差方程被推導(dǎo)出來(lái)了。它表明，這些方程能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化并且不會(huì)顯著影響結(jié)果的計(jì)算精度。這使得該方法對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用更具吸引力。一組從樣機(jī)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被用來(lái)研究該方法的有效性，同時(shí)也報(bào)道了相應(yīng)的結(jié)果。本文通過(guò)討論，用不同的方法和工具演示總結(jié)了這些誤

3、差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償。關(guān)鍵詞：加工誤差，數(shù)控機(jī)床，加工工藝，精密加工，幾何誤差，誤差補(bǔ)償 1.引言技術(shù)的快速變化與經(jīng)濟(jì)全球化創(chuàng)造了一個(gè)新的制造環(huán)境，其特點(diǎn)是競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)（國(guó)內(nèi)和國(guó)際）。制造業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品中的響應(yīng)能力（快速/經(jīng)濟(jì)有效應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的需求）是他們未來(lái)成功的關(guān)鍵（Jaikumar,1993; Mehrabi等人,1997）。這種競(jìng)爭(zhēng)在可以觀察到劇烈波動(dòng)的客戶需求交付高質(zhì)量產(chǎn)品的汽車行業(yè)里更加激烈。汽車行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的主要部分是以機(jī)械加工為基礎(chǔ)的，因此，最終產(chǎn)品的質(zhì)量將在很大程度上受到機(jī)床精度和產(chǎn)品加工工藝的影響。在涉及生產(chǎn)汽車零部件眾多的加工工藝中，精密同鏜（用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和機(jī)體）在質(zhì)

4、量和產(chǎn)品需求量方面是一種嚴(yán)苛要求的應(yīng)用。該工藝也被認(rèn)為是主要用于加工凸輪和曲軸軸頸的最重要和難度最大的加工操作之一（見(jiàn)圖1）；這些零部件中長(zhǎng)孔長(zhǎng)度，小直徑和軸頸之間的距離造成了執(zhí)行這種類型的加工操作的困難。 圖1 凸輪軸軸頸加工過(guò)程在本質(zhì)上是非常復(fù)雜的，會(huì)有許多影響生產(chǎn)過(guò)程和零件加工精度的參數(shù)。因此，一旦一個(gè)零件被加工，那么它的實(shí)際尺寸是不同于設(shè)計(jì)中所期望的規(guī)定尺寸的。雖然它并不總是能夠完全消除的尺寸偏差，理想的是可以將這些變化保持在由公差限定的一定范圍內(nèi)。加工誤差通常分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差是由機(jī)床誤差（例如，軸承，間隙等）和操作誤差聯(lián)合引起的；因此，被加工零件的誤差及其尺寸變化遵循

5、通常的正態(tài)分布。另一方面，隨機(jī)誤差引起一個(gè)方向的漂移，因此，工件的平均尺寸會(huì)發(fā)生系統(tǒng)化的偏移(Yandayan and Burdekin, 1997; Ni, 1997)。這些類型的誤差是由切削過(guò)程中刀具磨損，機(jī)床結(jié)構(gòu)的熱膨脹，刀具的偏轉(zhuǎn)（加工過(guò)程中）和刀具、夾具、工件夾緊裝置的性能所引起的。機(jī)床的幾何誤差屬于第二類。它們會(huì)引起被加工零件尺寸的系統(tǒng)誤差。它們本質(zhì)上是位置相關(guān)的（機(jī)器的軸），并且都是軸運(yùn)動(dòng)和機(jī)器結(jié)構(gòu)的函數(shù)。因此，它們表明了其在刀尖方面的效果，并且直接影響了被加工零件的精度。文獻(xiàn)調(diào)查表明，有許多開(kāi)展了重點(diǎn)是在機(jī)械加工中產(chǎn)生的特定方面的誤差的研究。Rivinand Kang(1987

6、) 和Tlusty (1971)已經(jīng)發(fā)表過(guò)了與鏜桿設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。他們介紹了不同的方法來(lái)提高鏜桿的動(dòng)態(tài)剛度以便保持被加工孔和表面光潔度的幾何精度。為了努力更好地了解加工工藝和所涉及的參數(shù)，刀具和工藝的建模是要研究的重要課題。相關(guān)的是 Iwata 和Moriwaki (1981), Araki (1985) 和 Kashani 等人，(1993) 已經(jīng)開(kāi)發(fā)出不同的工具和加工工藝模型，這些模型可用于研究工具和機(jī)器組件的熱影響和機(jī)械扭曲，切削力，孔溫度和振動(dòng)在被加工零件質(zhì)量上。在相關(guān)補(bǔ)償技術(shù)的研究中，Kashani（1993），Rasmussen（1992）等人和Crawly（1990）等人提出了許

7、多盡量減少刀具振動(dòng)對(duì)表面光潔度質(zhì)量的影響的方法。文獻(xiàn)調(diào)查還表明，有一些研究報(bào)道了在機(jī)械加工中與尺寸測(cè)量技術(shù)，工件精度和建模中的幾何誤差相關(guān)的內(nèi)容。Ni, 1997; Ferreira and Liu, 1991; Donmez 1986等人; Schultschik, 1977; Yandayan and Burdekin, 1996)。Schultschik (1977)，F(xiàn)rench and Humphries (1967) and Leete (1961) 曾考慮加工中的體積誤差，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出系統(tǒng)評(píng)價(jià)機(jī)床精度的模型。在一份Ferreira and Liu(1991)發(fā)表的報(bào)告中，開(kāi)發(fā)模

8、型是來(lái)估算加工中的幾何誤差，同時(shí)機(jī)床結(jié)構(gòu)的熱影響也被考慮在內(nèi)。在他們的工作中，他們將加工中的誤差歸類于準(zhǔn)靜態(tài)誤差（在刀具和工件之間隨時(shí)間緩慢變化的誤差）和動(dòng)態(tài)誤差。另一方面動(dòng)態(tài)誤差是由主軸旋轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床結(jié)構(gòu)的振動(dòng)（自誘導(dǎo)和強(qiáng)迫）和可變載荷作用下的變形；這些誤差隨時(shí)間變化的相對(duì)更快。據(jù)報(bào)道，準(zhǔn)靜態(tài)誤差是非常重要的，幾乎占機(jī)床誤差的70?？赡軙?huì)注意到,雖然加工誤差的來(lái)源是不同的,然而對(duì)于任何實(shí)用目的，它們的凈效應(yīng)應(yīng)該考慮刀尖。幾何誤差遵循相同的規(guī)則，它們的整體效應(yīng)應(yīng)該考慮刀具-工件借口。在本文的以下部分，會(huì)講述幾何誤差及其來(lái)源的簡(jiǎn)要說(shuō)明和相關(guān)術(shù)語(yǔ)的解釋。表示刀尖產(chǎn)合成誤差的數(shù)學(xué)模型被推導(dǎo)出來(lái)。它表

9、明這些方程可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化而不會(huì)顯著影響結(jié)果。這使得該方法用于實(shí)時(shí)應(yīng)用更具吸引力。一組從樣機(jī)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被用來(lái)研究該方法的有效性，并且研究結(jié)果也已報(bào)道了。文章結(jié)尾討論了算法的實(shí)時(shí)補(bǔ)償。2.幾何誤差（定義和記號(hào)）機(jī)床中有七種類型的幾何誤差，包括角度誤差（俯仰和滾轉(zhuǎn)），直線度誤差和線性位移誤差（滑動(dòng)）以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的垂直度誤差（Kim 等人，1987）。圖2說(shuō)明了用于單一軸的Z軸運(yùn)動(dòng)的6項(xiàng)誤差形式。一臺(tái)完整機(jī)床的誤差描繪是一個(gè)漫長(zhǎng)而繁瑣的任務(wù)。對(duì)于一臺(tái)三軸機(jī)床，存在21種誤差形式（每根線性軸的6項(xiàng)誤差，加上三種與XY-,XZ-和YZ-矩形平面相關(guān)的誤差）(Kim 等人，1987；Ferreira a

10、nd Liu，1991；Szuba，1998；Mehrabi，1998；Lamb Technicon，1998)。如果有可用的足夠自由度，那么所有的誤差可以被最小化甚至消除。然而,自由度補(bǔ)償?shù)哪康耐ǔＪ怯邢薜?因此該誤差可能只是在軸的行程路線上得到補(bǔ)償。3. 誤差方程的發(fā)展加工操作的主要目的是確保某些重要過(guò)程的幾何屬性被保持在不同加工工藝的特定公差范圍內(nèi)?？准庸すに囂卣鞯膸缀螌傩杂校⊿zuba, 1998 ; Mehrabi, 1998 ; Lamb Technicon, 1998）：圓度：所有相交平面上的點(diǎn)和垂直于旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)平面的度是和軸線等距的：同心度：用來(lái)衡量任何兩個(gè)或更多個(gè)零件特征的

11、度，如圓柱形表面和圓形孔有一個(gè)共同的軸線；圓柱度：是表示零件上圓柱面外形輪廓上的各點(diǎn)，對(duì)其軸線保持等距狀況，如汽缸的所有點(diǎn)是從旋轉(zhuǎn)軸的距離相等;垂直度：一個(gè)零件特征所有的點(diǎn)，例如曲面，直線或者軸線與參考平面，線或者軸線是等距的；表面粗糙度：生產(chǎn)過(guò)程中固有的表面不規(guī)則等，刀具加工凹槽。這些屬性大多受刀尖在XY平面內(nèi)位置的精確性和刀尖運(yùn)動(dòng)方向的影響。因此，X軸和Y軸的誤差補(bǔ)償是特別重要的。按照慣例，如果壓板的功能（見(jiàn)圖3）是攜帶工件，這些誤差都是相對(duì)于名義刀具位置測(cè)量的；否則測(cè)量均采用相對(duì)于一個(gè)名義工件位置。在孔加工中，刀具是一個(gè)移動(dòng)元素，因此一組固定的基準(zhǔn)坐標(biāo)軸需要在夾具中心線上。此外，一組單獨(dú)

12、固定的基準(zhǔn)軸需要在壓板的中心來(lái)定義刀尖的位置（見(jiàn)圖3）。 誤差方程可以用關(guān)于繞軸旋轉(zhuǎn)的矢量矩陣來(lái)導(dǎo)出（Groover 等，1986）例如： 圖2 六個(gè)基本軸誤差（i），偏航誤差實(shí)例（ii）及其組成成分（iii），Z軸實(shí)例圖3 單軸機(jī)的示意圖。 000000001001 （1） 100 000000 00 1 （2） 00010 000000 1 （3） 對(duì)線性翻譯的側(cè)傾，俯仰，偏航和均勻的轉(zhuǎn)換例如： 100a010b00001c01 (4)對(duì)于直線度誤差。在上面的等式中，（j）條是滾動(dòng)，俯仰和偏航誤差；a，b和C是X軸，Y軸和Z軸的直線度誤差。為了計(jì)算刀尖的所有誤差，方程1-4應(yīng)乘上用連續(xù)的方

13、式描述其它軸誤差的類似矩陣，這使得計(jì)算的體積相對(duì)較大。另外，垂直度誤差（機(jī)床軸線之間的誤差）需要被包含在這些計(jì)算中。然而，由于所涉及的角度非常?。ㄔ诮敲肓考?jí)），導(dǎo)致二次項(xiàng)從這些轉(zhuǎn)變中可以忽略不計(jì)。這是相當(dāng)于獨(dú)立地處理每個(gè)單獨(dú)誤差的影響，并將其疊加，以獲得在刀尖處總誤差。例如，參照?qǐng)D2，可以看出，Z軸（即）一個(gè)小的滾動(dòng)誤差的凈效應(yīng)會(huì)在X軸和Y軸產(chǎn)生兩個(gè)誤差分量。這對(duì)于其它的角度誤差，直線度誤差和機(jī)床結(jié)構(gòu)的垂直度誤差也是正確的?？梢酝ㄟ^(guò)疊加這些誤差成分而得到刀尖的總誤差。此外，三角函數(shù)的近似（即，和）可用于進(jìn)一步簡(jiǎn)化這些關(guān)系。對(duì)于所考慮其運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器（參見(jiàn)圖2和圖4），以下方程從三個(gè)方向的誤差中獲得

14、（Szuba 1998；Mehrabi，1998）： （5） （6） （7）上述方程中使用的下列符號(hào)：x，y和z是刀尖總誤差的組成成分（即由控制器對(duì)每根軸所需運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償）；是軸的角度誤差；是機(jī)床機(jī)構(gòu)的垂直度誤差；i（j）i，j=x，y，z是軸的直線度誤差，x，y和z是坐標(biāo)軸；L和D是工具欄（見(jiàn)圖2）的長(zhǎng)度和中心高度（沿Y軸）；S是求和符號(hào)。這些方程（即方程5-7）提供了機(jī)床三軸產(chǎn)生的誤差的瞬時(shí)幅值需要由控制器來(lái)補(bǔ)償。仔細(xì)看看這些方程表明從計(jì)算的角度來(lái)看，它們是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，所有的計(jì)算可以實(shí)時(shí)完成。當(dāng)與典型的計(jì)算和所涉及到的矩陣計(jì)算相比較時(shí)，方程1-4在誤差計(jì)算中使用時(shí)，人們可以很容易地看到這種

15、方法的好處。涉及的角度誤差可以通過(guò)（開(kāi)/關(guān)線）測(cè)量來(lái)獲得;對(duì)于線性誤差來(lái)說(shuō)也是正確的（例如，矩形和直線度）。 圖4 機(jī)器示意圖4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與補(bǔ)償算法的討論 為了研究該方法的有效性，從機(jī)器上獲得一組數(shù)據(jù)（共計(jì)21臺(tái)） 。實(shí)驗(yàn)是在機(jī)械加工誤差測(cè)量ASME指引的基礎(chǔ)上進(jìn)行的（ASME準(zhǔn)則， 1992）。這臺(tái)機(jī)器是在其快速移動(dòng)速度（1.0m/s）下運(yùn)行的，并且加速度為該機(jī)器的最大加速度（ 1.08 m/ ）。該數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)機(jī)器預(yù)熱一段時(shí)間后采集的。激光干涉儀用來(lái)測(cè)量直線度誤差和電子水準(zhǔn)儀測(cè)量角度誤差（見(jiàn)圖5）。角度和直線度誤差的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣品如圖6所示；實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息可以在Szuba（199

16、8年）和Mehrabi（1998）中查詢。圖7顯示了通過(guò)使用精確的方程（即使用每根軸對(duì)應(yīng)的方程1-4）簡(jiǎn)化方程（即方程5-7）所得到的計(jì)算誤差的范圍?？梢钥闯觯话愣?，刀尖誤差（由于計(jì)算）在所有三根軸是在± 0.0014之內(nèi)的。為了獲得一個(gè)典型鏜孔工藝的精度，這是十分有效的。 因此，根據(jù)誤差計(jì)算該方法雖然提供了非常兼容的結(jié)果,它有一個(gè)非常適合于實(shí)時(shí)應(yīng)用簡(jiǎn)潔形式,。 圖5 用于測(cè)量水平軸的偏航誤差的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖4.1 誤差糾正技術(shù) 如前所述，誤差補(bǔ)償僅限于軸運(yùn)動(dòng)的方向。為了充分補(bǔ)償誤差（角度和線性），這需要額外的自由度，而額外自由度通常是很難產(chǎn)生的。一個(gè)擬議的解決方案是使用被設(shè)計(jì)為

17、該項(xiàng)目一部分的智能工具''（Koren and Pasek, 1998; Pasek and Szuba, 1998; Lamb Technicon, 1998）。智能工具設(shè)計(jì)背后的想法（見(jiàn)圖8）是在驅(qū)動(dòng)器的幫助下使刀尖沿徑向移動(dòng)，例如壓電致動(dòng)器，可以補(bǔ)償鏜桿偏轉(zhuǎn)和幾何誤差的組成部分。在同鏜工藝過(guò)程中，鏜桿的懸垂部分是比較大的。因此，一些套在軸頸的導(dǎo)向塊被用來(lái)當(dāng)作它的支撐。一旦置于發(fā)動(dòng)機(jī)箱體內(nèi)部，這些導(dǎo)向就會(huì)限制鏜桿的徑向移動(dòng)。智能工具的應(yīng)用是一種用來(lái)增加用于補(bǔ)償?shù)淖杂啥葦?shù)目，同時(shí)克服了這一限制。智能工具考慮了刀尖在直徑方向的精確移動(dòng)，補(bǔ)償鏜桿撓度和部分幾何誤差。最后指出，智能

18、刀具在直徑方向的移動(dòng)是有限的（小于50），軸的運(yùn)動(dòng)和智能刀具的徑向運(yùn)動(dòng)的組合應(yīng)該用于補(bǔ)償XY平面的線性誤差（通過(guò)求解方程5-7獲得）。值得一提的是不同的機(jī)械加工中誤差補(bǔ)償技術(shù)是由其圖6 關(guān)于偏航和直線度誤差的典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 他研究人員提出的。例如， Kaiji 等人（1995）提出了一個(gè)有效的可以控制或消除滾珠絲杠間隙的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。據(jù)報(bào)道，超精密定位可以通過(guò)組合軸運(yùn)動(dòng)（對(duì)于相對(duì)粗糙的運(yùn)動(dòng)）和用于精細(xì)運(yùn)動(dòng)的壓電驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，他們的工作重點(diǎn)是消除間隙，它是加工誤差的一個(gè)組成部分。在這項(xiàng)研究中，壓電驅(qū)動(dòng)器被用來(lái)精確定位刀尖相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)。因此，利用這種方法，由刀尖反映的誤差綜合影響被有

19、效的補(bǔ)償了。智能工具包括以下幾部分組成 (Koren和Pasek，1999;；Koren 等人，1999；Pasek 和Szuba，1998； Szuba，1998)： 圖7 由于計(jì)算導(dǎo)致的誤差范圍 圖8 職能刀具的原理圖（）刀尖的轉(zhuǎn)換機(jī)制，（）激光測(cè)量系統(tǒng)，（）計(jì)算機(jī)控制器，及（iv）用于通信的無(wú)線發(fā)射器（見(jiàn)圖8）。刀尖轉(zhuǎn)換機(jī)制采用的是壓電驅(qū)動(dòng)器，可為鏜桿提供高達(dá)50m的相對(duì)位移的。位置靈敏的光電探測(cè)器為刀尖和鏜桿終了位置提供了XY平面的實(shí)時(shí)反饋信號(hào)?？刂破髟趲в?33兆赫的AMD5×86 CPU和一個(gè)模擬接口的PC/104計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。所有的控制算法通過(guò)使用使用一個(gè)存儲(chǔ)器集成電路

20、被嵌入控制器，并且控制回路具有0.15ms的采樣周期。智能刀具控制器使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)端口和機(jī)器控制器交流，通過(guò)無(wú)線感應(yīng)旋轉(zhuǎn)發(fā)射器，這也為驅(qū)動(dòng)器和電子設(shè)備傳輸電力。主控制器可以啟動(dòng)和停止控制回路，以及上傳數(shù)據(jù)和參數(shù)到智能工具上或從智能工具下載。圖9顯示了智能工具的階躍響應(yīng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了其跟蹤性能。由刀尖偏移引起的誤差的時(shí)間響應(yīng)歷程顯示在同一張圖中，從在鉆孔相對(duì)于主軸軸線在不同的主軸轉(zhuǎn)速中心位置刀尖的偏移而產(chǎn)生的誤差的典型時(shí)程（在這種情況下1000轉(zhuǎn)，10000轉(zhuǎn)），并在補(bǔ)償他們的智能工具的實(shí)時(shí)性能示于相同的數(shù)字?？梢钥闯鲋悄芄ぞ吣軌蛞砸环N非?？旌鸵恢滦缘姆椒▉?lái)補(bǔ)償誤差。圖9 智能工具使用

21、時(shí)誤差補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)結(jié)果。主軸轉(zhuǎn)速（a）1000rpm，（b）10,000rpm 圖10 通過(guò)使用雙線性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的節(jié)距誤差補(bǔ)償線性誤差可以通過(guò)剛剛描述的方法進(jìn)行補(bǔ)償，而角度誤差則更難以補(bǔ)償，因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)器不提供任何角度運(yùn)動(dòng)。一種可能的角度誤差補(bǔ)償是利用本機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，該機(jī)器允許生成額外的自由度（但有限）（Koren等人，1999)。通過(guò)在Y或Z方向使用雙線性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)（參見(jiàn)圖10），節(jié)距誤差可以得到部分補(bǔ)償。結(jié)果分析表明（Szuba，1998；Mehrabi，1998）Z軸的節(jié)距誤差在刀尖誤差有個(gè)主導(dǎo)性的影響。應(yīng)當(dāng)注意到機(jī)器的控制結(jié)構(gòu)（軟件/硬件）在成功執(zhí)行任何補(bǔ)償方案中扮演了一個(gè)關(guān)鍵角色。帶有

22、專有控制器的機(jī)器的實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償通常是困難的，因?yàn)樗鼈冃枰恍╊~外的硬件和接口部件 (Ni，1997；Donmez等人，1986)。但是在帶有開(kāi)放式架構(gòu)的控制器的機(jī)器中，各種方案可以很容易地被實(shí)現(xiàn)(Koren等人，1996)。設(shè)計(jì)中的機(jī)器具有開(kāi)放式架構(gòu)的控制器，因此訪問(wèn)它的控制器和添加或刪除額外的軟件/硬件是相當(dāng)方便的。5. 結(jié)論 本文的重點(diǎn)是與同鏜工藝相關(guān)的幾何誤差和這些誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?。這里提供了有關(guān)誤差計(jì)算的一般過(guò)程。這表明通過(guò)使用三角函數(shù)的近似而不帶來(lái)結(jié)果的顯著變化來(lái)簡(jiǎn)化方程是可行的。通過(guò)使用智能工具和雙滾珠絲桿方法修正角度誤差的誤差補(bǔ)償算法被討論了，并且給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。感謝筆者很感激NI

23、ST的財(cái)政支持和 Lamb 個(gè)人協(xié)助的一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備。參考文獻(xiàn)1 Araki, Y., Yokomichi, I. and Inoue, J. (1985) Impact damper with granular materials. Bulletin of the ASME, 28(241), 1466-1472.2 ASME Publications B5.54 (1992) Methods for Performance Evaluation of CNC Machining Centers, ASME, New York.3 Crawly, E. F. and Anderson E. H

24、. (1990) Detailed models of piezoelectric actuation of beams. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 1, 14-25.4 Donmez, M. A., Blomquist, D. S., Hocke, R. I., Liu, C. R. and Barash M. M. (1986) A general methodology for machine tool accuracy enhancement by error compensation. Precis

25、ion Engineering, 8(4), 187-195.5 Ferreira, P. M. and Liu, C. R. (1991) An analytical quadratic model for the geometric error of a machine tool. Journal of Manufacturing Systems, 5(1), 51-63.6 French, D. and Humphries, S. H. (1967) Compensation for backlash and alignment errors in a CNC machine tool

26、by a digital computer program, in Proceedings of the 8th International MTDR Conference, 167-172.7 Grover, M., Weiss, M., Nagel, R. N. and Ordey, N. G. (1986) Industrial Robots, McGraw-Hill, New York.8 Iwata, K. and Moriwaki, T. (1985) Analysis of dynamic characteristics of boring bar with mpact damp

27、er. Memoirs of the Faculty of Engineering, Kobe University, Japan, 27, pp. 85-94.9 Jaikumar, R. (1993) 200 years to CIM. IEEE Spectrum, pp. 26-27.Kashani, A. R., Sutherland, J. W., Moon, K. S. and Michler, J. R. (1993) A robust control scheme for improved machine surface texture. Transactions of NAM

28、RIC/ SME, XXI, 429-434.10 Kim, K., Eman, K. F. and Wu, S. M. (1987) In-process control of cylindricity in boring operations. ASME Journal of Engineering for Industry, 109, 291-296.11 Koren, Y., Pasek, Z. J. and SzubaP. (1999) Design of a precision, agile line boring station. Annals of the CIRP, 1, 3

29、13-316.12 Koren, Y., Pasek, Z., Ulsoy, A. G. and Benchetrit, U. (1996) Timing and performance of open architecture controllers. CIRP Annals, 45(1), 377-380.13 Leete, D. L. (1961) Automatic compensation of alignment errors in machine tools. International Journal of Medicine Tool Design Research, 1, 2

30、93-324.14 Lamb Technicon (1998) Agile Line Boring Project, Quarterly Report.15 Mehrabi, M. (1998) Development of a Scheme for Real-Time Geometric Error Compensation in CNC Machining, Internal Report, Lamb Technicon, Warren, MI.16 Mehrbai, M. G., Ulsoy, A. G. and Koren, Y. (1998) Reconfigurable manuf

31、acturing systems: Key to future manufacturing, in Japan-US Symposium on Flexible Automation, Otsu, Japan, pp. 678-682.17 Ni, J. (1997) CNC machines accuracy enhancement through real-time error compensation. ASME Journal of Manufacturing Sciences, 119, 717-725.18 Pasek, Z. J. and Szuba, P. (1998) Intelligent Agile Line Boring Station, in Proceedings of the ASME Dynamic Systems and Control Division, DSC-Vol 64, pp. 439-446.19 Rivin, E. I. and Kang, H. (1992) Enhancement of dynamic stability of cantilever tooling structures. Int. J. Mach. Tools and Manufacture, 32(4