[發明專利]一種五軸數控機床通用的旋轉軸幾何誤差辨識方法

有效

• 申請號: 201410096074.X
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103878641A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 傅建中;付國強;賀永;林志偉;賴金濤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種五軸數控機床通用的旋轉軸幾何誤差辨識方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、根據五軸數控機床類型，利用五軸數控機床的跟蹤功能，確定三個球桿儀測量模式；

步驟2、根據數控機床幾何誤差模型，利用球桿儀敏感向量，獲得球桿儀讀數與旋轉軸幾何誤差之間的關系，即球桿儀讀數模型；

步驟3、根據球桿儀讀數模型和球桿儀測量模式，結合旋轉軸幾何誤差項的性質，考慮平動軸幾何誤差項，得到機床旋轉軸幾何誤差項表達式；

步驟4、根據機床旋轉軸幾何誤差項表達式和相應的球桿儀測量模式，選擇合適的安裝參數，根據機床跟蹤功能運行機床，得到相應的球桿儀讀數；

步驟5、輸入五軸數控機床三個平動軸幾何誤差項，根據機床旋轉軸幾何誤差項表達式和球桿儀讀數，辨識得到五軸數控機床兩個旋轉軸的16項幾何誤差。

2.根據權利要求1所述的五軸數控機床通用的旋轉軸幾何誤差辨識方法，其特征在于，所述步驟1中確定三個球桿儀測量模式，包括步驟：

步驟1.1、確定五軸數控機床兩個旋轉軸種類，為確保球桿儀測量時球桿儀相對于測量的旋轉軸靜止，利用機床的跟蹤功能，確定測量旋轉軸時同步運動的機床軸，即確定同步運動軸；

步驟1.2、根據五軸數控機床旋轉軸種類和相應的同步運動軸，確定球桿儀測量模式，分別為：

模式一中，工件球在旋轉軸坐標系下坐標為[0,M,L]，刀具球的坐標為[R,M,L]，球桿儀敏感方向為旋轉軸坐標系x正方向；

模式二中，工件球在旋轉軸坐標系下坐標為[0,0,L]，刀具球的坐標為[0,R,L]，球桿儀敏感方向為旋轉軸坐標系y正方向；

模式三中，工件球在旋轉軸坐標系下坐標為[0,0,L]，刀具球的坐標為[0,0,L+R]，球桿儀敏感方向為旋轉軸坐標系z正方向；

其中R為球桿儀長度，L為球桿儀工件球到旋轉軸坐標系原點z向距離，M為球桿儀工件球到旋轉軸坐標系原點y向距離。

3.根據權利要求2所述的五軸數控機床通用的旋轉軸幾何誤差辨識方法，其特征在于，所述步驟2中，五軸數控機床幾何誤差模型需轉化為在測量的旋轉軸坐標系下表示的五軸數控機床幾何誤差模型，其球桿儀敏感向量為齊次向量；根據轉化后的五軸數控機床幾何誤差模型與球桿儀敏感向量得到球桿儀讀數模型。

4.根據權利要求2所述的五軸數控機床通用的旋轉軸幾何誤差辨識方法，其特征在于，所述步驟3中確定機床旋轉軸幾何誤差項表達式時，包括步驟：

步驟3.1、根據模式一中球桿儀讀數模型，確定各個旋轉軸需要辨識的幾何誤差項，根據幾何誤差項的幾何性質，選擇模式一的三組參數，并利用相應的球桿儀讀數來得到所述幾何誤差項的表達式；所述的三組參數為：L=L₁，M=0，R=R；L=L₂，M=0，R=R；以及L=L₁，M≠0，R=R；其中L₁≠L₂；

步驟3.2、根據模式二中球桿儀讀數模型，確定各個旋轉軸需要辨識的幾何誤差項，根據幾何誤差項的幾何性質，選擇模式二的兩組參數，并利用相應的球桿儀讀數來得到所述幾何誤差項的表達式；所述的這兩組參數為：L=L₁，R=R；和L=L₂，R=R；其中L₁≠L₂；

步驟3.3、根據模式三中球桿儀讀數模型，確定各個旋轉軸需要辨識的幾何誤差項，根據幾何誤差項的幾何性質，選擇模式三的一組參數，并利用相應的球桿儀讀數來得到所述幾何誤差項的表達式；所述的這組參數為：L=L₁，R=R。