[01342122]高档数控机床全空间精度提升关键技术及应用

精度是我国数控机床与国外同类高档数控产品存在较大差距的主要技术指标之一。目前,国外具有代表性的数控系统西门子和法兰克系统掌握了机床精度提升技术,全面占据着国内数控系统市场。为打破技术壁垒,实现国产替代,掌握开发具有自主知识产权的机床整机精度提升关键技术及系统具有重要的战略意义与经济意义。 对标西门子与法兰克系统技术指标,通过产学研密切合作,以机床整机精度监测方法和补偿实现两个难点为切入口,在突破数控机床整机功能部件精度的监测、建模、补偿、系统开发与集成等关键技术基础上,开发了满足高档数控机床精密加工要求的高精度补偿系统,填补了国内空白,实现了产业化。 （1）提出了一种基于空间特征点的机床空间误差实时补偿建模方法:通过6D-激光干涉仪获取机床全行程特征点空间误差测量数据,根据这些特征点将机床划分为许多具有特征点数据特征的空间小正方体,通过已知正方体顶点即特征点来预测运用深度学习算法预测其它非特征点误差,并通过机床实时位置读取特征点数据即可实现实时补偿,该方法建立的补偿模型具有实时补偿精度高,预测精度± 0.1um。 （2）提出了一种基于近似熵的机床整机精度监测方法：通过提出一种数控机床丝杠、切削刀具磨损状态实时监测方法,其通过实时采集数控机床加工时的传感器信号,将刀具、丝杠工作过程划分为多个工作子区间,分别提取丝杠、刀具工作时对应的信号数据并计算其近似熵值,然后分别与预设的阀值比较,判断丝杠、刀具磨损状态,实现了实时监测丝杠、刀具的磨损状态,采样频率1000hz,磨损精度± 0.2um。 （3）开发了一种机床空间误差高精度补偿系统：基于华中数控系统二次开发平台,将机床整机精度监测技术与空间误差高精度补偿模型与数控系统进行深度融合与集成,开发了一种机床空间误差高精度补偿系统,该补偿系统包含机床功能部件精度监测模块、误差数据输入模块、空间精度评价模块及结果分析模块等,补偿系统可实现实时数据读取、实时插补、实时补偿等功能：几何误差补偿精度：定位≤4um,直线度≤6um,垂直度≤（1/180）°,空间精度补偿精度：补偿空间≥90%,四条体对角线精度≤15um。