[發明專利]影響機床軌跡控制精度的形位公差分析方法和裝置

有效

• 申請號: 200810216689.6
• 申請日: 2008-10-07
• 公開（公告）號: CN101713643A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 高云峰;肖俊君;宋福民
• 申請（專利權）人: 深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族數控科技有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及虛擬設計技術領域，尤其涉及影響機床軌跡控制精度的形位公 差分析方法和裝置。

背景技術

機床控制設計一般可以分為軌跡控制設計和順序控制設計兩個部分，在軌 跡控制設計中軌跡控制的精度是很重要的，而形位公差對軌跡控制的精度會產 生重要的影響，形位公差分析在機床設計中是很關鍵且難度較大的一部分。

在傳統技術中，公差分析通常是采用計算尺寸鏈的方法，靜態的分析機床 零部件加工或裝配等所產生的形位公狀和位置誤差對尺寸鏈的影響，而不能從 動態角度綜合分析形位公差對機床軌跡控制精度的影響。

發明內容

本發明實施例提供影響機床軌跡控制精度的形位公差分析方法和裝置，能 夠分析各零部件形位公差對機床動態性能的影響。

一種影響機床軌跡控制精度的形位公差分析方法，包括：

在機床的動力學模型中為關鍵零部件設置待分析形位公差；

以機床的驅動力矩為輸入信號，生成添加所述形位公差后的機床動力學模 型，再由動力學模型生成對應的數學模型；

調用相應的求解器對所述數學模型進行求解，獲得所述形位公差所導致的 機床運動軌跡的偏差。

一種影響機床軌跡控制精度的形位公差分析裝置，包括：

形位公差設置單元，用于在機床的動力學模型中為關鍵零部件設置待分析 形位公差；

數學模型生成單元，用于以機床的驅動力矩為輸入信號，生成添加所述形 位公差后的機床的動力學模型對應的數學模型；

求解單元，用于調用相應的求解器對所述數學模型進行求解，獲得所述形 位公差所導致的機床運動軌跡的偏差。

本發明實施例通過在計算機內建立機床的動力學模型，可以根據動力學模 型分析零部件形位公差對機床動態性能(如機床軌跡控制精度)的影響。另外， 本發明實施例還具有較好的通用性，能夠針對裝配體分析多種不同形位公差 (如直線度、平面度、不平行度等)，并且由于避開了傳統手工計算、分析公 差尺寸鏈的方法，因此可以縮短機床的設計時間，節約設計成本。

附圖說明

圖1是本發明形位公差分析方法實施例的流程圖；

圖2是本發明實施例中機床三維數字化模型的示意圖；

圖3是本發明實施例中機床三維數字化模型中Z軸部分的示意圖；

圖4是本發明實施例中機床三維數字化模型的補充示意圖；

圖5是本發明實施例中機床三維數字化模型連接拓撲構型圖，其中H1- H6依次分別表示固定聯接、平面副、柔性連接、轉動副、螺母副和移動副， 2x、4x和12x依次表示零部件共2、4和12個；

圖6是本發明實施例中機床動力學模型的示意圖；

圖7是本發明實施例中機床動力學模型的補充示意圖；

圖8是本發明實施例中機床動力學模型中Z軸部分的示意圖；

圖9是本發明實施例中形位公差取不同值時所導致的機床運動軌跡偏差的 示例圖。

具體實施方式

下面對本發明所提供的影響機床軌跡控制精度的形位公差分析方法和裝 置的推薦實施例進行描述。

參考圖1，本發明影響機床軌跡控制精度的形位公差分析方法實施例包括：

A1、在機床的動力學模型中為關鍵零部件設定待分析形位公差。

形位公差具有公差值可調整、公差帶方向變化等特點。本發明實施例中， 可以根據實際工況，實現對機床上不同的零部件上的不同形位公差(如直線度、 不平行度、同軸度、平面度等)進行分析，所有形位公差可以組成一個形位公 差組，可以每次指定其中的單個或多個形位公差進行分析。在對所指定的形位 公差進行分析時，可以在機床的動力學模型中僅設置所述被指定的形位公差， 其優點是只需要關注所指定的形位公差，實現簡單，可以減少分析過程中的計 算量，提高處理速度。此外，也可以在機床的動力學模型中設置形位公差組中 的所有形位公差，而僅分析所指定的形位公差，其優點是在分析過程中能夠模 擬出各形位公差之間的相互作用，使得分析結果更逼近真實。

其中，參考圖2至圖8，可以通過以下步驟根據實際裝配工藝建立機床的動 力學模型：

首先，建立機床的三維數字化裝配模型；