基于元动作单元的数控机床精度退化预测方法
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重庆大学机械工程学院

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国家自然科学基金项目(面上项目,重点项目,重大项目)


Precision degradation prediction method of CNC machine tools based on meta-action unit
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Affiliation:

College of Mechanical Engineering ChongQing University

Fund Project:

the National Natural Science Foundation, China

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    为了准确预测数控机床的精度退化情况,保证加工质量,提出一种基于“功能-运动-动作”分解的精度预测方法。该方法从元动作单元零件出发,结合黏着磨损模型和磨粒磨损模型量化误差,通过几何与运动关系建立精度退化函数,并基于多体系统理论和齐次坐标变换矩阵推导机床加工精度演变规律,实现无加工数据条件下的精度预测。实验验证表明,在南京某数控车床上应用该方法时,预测值与实际测量值的平均偏差为4 μm,相比传统预测方法具有更好的可解释性和准确性。该方法为数控机床精度维护提供了一种理论可靠、预测精确的技术手段。

    Abstract:

    To accurately predict the precision degradation of CNC machine tools and ensure machining quality, we propose a precision prediction method based on "function-motion-action". The method starts from meta-action unit components. It quantifies error propagation using both adhesive wear and abrasive wear models. We establish accuracy degradation functions by analyzing geometric and kinematic relationships. The machining accuracy evolution patterns are derived through multi-body system theory and homogeneous coordinate transformation matrices. This method achieves reliable accuracy prediction without requiring actual machining data. In experiments on a Nanjing CNC lathe, the mean prediction error was 4 μm. This result demonstrates better interpretability and accuracy than conventional methods. This method offers a theoretical foundation and practical solution for maintaining CNC machine tool accuracy.

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  • 收稿日期:2024-10-09
  • 最后修改日期:2025-05-13
  • 录用日期:2025-05-19
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