基于数字孪生的多轴数控机床轮廓误差抑制方法

作     者：张雷 刘检华 庄存波 王勇 ZHANG Lei;LIU Jianhua;ZHUANG Cunbo;WANG Yong

作者机构：天津商业大学机械工程学院天津300134 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴)浙江嘉兴314000 

出 版 物：《计算机集成制造系统》 (Computer Integrated Manufacturing Systems)

年 卷 期：2021年第27卷第12期

页      面：3391-3402页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51935003) 

主　　题：数字孪生 数控机床 进给系统 轮廓误差 误差抑制 

摘      要：针对数控机床高速高精加工过程中轮廓误差控制难的问题,提出一种基于数字孪生的轮廓误差抑制方法,并以数控机床的关键执行部件——多轴进给系统为具体对象,构建面向轮廓误差的“建模-预测-控制闭环抑制技术框架。该方法针对多轴进给系统多属性交叉耦合的特点,建立其高保真数字孪生体,并通过数字-物理空间的多粒度信息传递,实现跨时间尺度下数字孪生体与物理实体在不同维度的虚实精确同步。通过对数字孪生体进行降阶表征,建立轮廓误差多因素动态影响关系模型,融合多粒度信息实现对轮廓误差的动态预估。基于轮廓误差动态预估结果,提出轮廓误差综合抑制方法,实现对时变运动控制参数下多轴进给系统的插补控制。最后,通过小型三轴数控机床的虚实同步运动实验,验证了所提方法的有效性。