[發明專利]一種并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價方法

有效

• 申請號: 201710089785.8
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106934108B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 吳軍;王立平;王冬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

本發明公開了一種并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價方法，屬于機床技術領域。該方法首先推導并聯構型主軸頭各驅動軸跟隨誤差與終端動平臺運動誤差間的傳遞關系；進一步基于并聯構型主軸頭刀尖點位置偏差，建立各驅動軸跟隨誤差與刀尖點位置偏差間的傳遞關系，得到表征并聯構型主軸頭動態誤差傳遞特性的無量綱方陣；基于該無量綱方陣，提出無量綱誤差傳遞指標，該誤差傳遞指標的大小表征各驅動軸跟隨誤差對刀尖點位置偏差影響的強弱。本發明克服了傳統動態誤差傳遞特性評價方法物理意義不明確的問題，通過提出無量綱誤差傳遞指標，能夠對并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性進行更為有效的評價。

技術領域

本發明屬于機床技術領域，特別涉及并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價問題。

背景技術

運動精度是面向工業加工的并聯構型主軸頭最重要的指標。相對于傳統串聯構型主軸頭，并聯構型主軸頭因沒有誤差累積，在理論上具有更高的運動精度，因此有很多并聯構型主軸頭方案被相繼提出，但大多數并聯構型主軸頭在實際中動態精度過低，不能滿足加工需求。因此需要對并聯構型主軸頭的精度問題開展更深入的研究，這其中，并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價是一項核心內容。

在并聯構型主軸頭的運動過程中，各驅動軸的跟隨誤差是造成刀尖點位置偏差的主要因素，刀尖點位置偏差進而會對加工精度造成影響，因此需要對并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性進行有效評價。傳統雅克比矩陣代表了并聯構型主軸頭各驅動軸跟隨誤差與終端動平臺運動誤差之間的映射關系，通常使用雅克比矩陣對并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性進行描述和評價，但是對于面向工業加工的并聯構型主軸頭，由于其終端動平臺同時耦合了轉動及平動自由度并存在伴生運動，導致雅克比矩陣存在以下兩個顯著問題：1)量綱問題，雅克比矩陣中元素的物理單位不一致；2)維數問題，雅克比矩陣不是一個方陣。由于量綱及維數問題，傳統雅克比矩陣不再具有明確的物理意義，同時基于雅克比矩陣提出的評價指標不能夠很好的評價并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性，如雅克比矩陣的最大奇異值、最小奇異值和條件數。

目前針對并聯構型主軸頭動態誤差傳遞特性的評價方法較少，已有的評價方法及指標不能精確評價并聯構型主軸頭各驅動軸跟隨誤差對刀尖點位置偏差影響的強弱。因此為更好地分析、評價并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性，需要基于刀尖點位置偏差，建立新的誤差傳遞矩陣，并進一步提出新的評價指標。

目前還沒有普遍適用于并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價方法，針對并聯構型主軸頭的特點，提出一種廣泛有效的動態誤差傳遞特性評價方法對改善并聯構型主軸頭的動態精度具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為克服已有評價方法的不足之處，提出了一種并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價方法，用來解決并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價問題，從而更精確地評價并聯構型主軸頭各驅動軸跟隨誤差對刀尖點位置偏差的影響。

本發明的技術方案如下：

一種并聯構型主軸頭的動態誤差傳遞特性評價方法，包括如下步驟：

1)建立并聯構型主軸頭各驅動軸跟隨誤差與終端動平臺運動誤差間的傳遞關系：

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