[發明專利]一種CFXYZA型五軸數控機床旋轉軸幾何誤差計算、補償及其驗證方法

有效

• 申請號: 201710654912.4
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107450473B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 梁睿君;何磊;邵偉業;王慶倫;梁瑩瑩;陳蔚芳;黃敏凱;吳賢莉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 竇賢宇

1.一種CFXYZA型機床旋轉軸幾何誤差計算、補償及其驗證方法，其特征在于：

S1、針對CFXYZA型五軸數控機床的結構，建立機床參考坐標系、C軸坐標系和補償坐標系

S11、建立補償坐標系{O_M}；

S12、移動機床X、Y軸使得主軸對準C軸回轉中心O_C，以此時A軸與主軸軸線的交點O_A建立補償坐標系{O_M}，平行于機床參考坐標系{O_F}；S2、C軸補償和驗證

S21、使主軸中心和C軸中心重合，球桿儀的中心球安裝在主軸上，傳感器球安裝在與C軸工作臺聯結的中心座上；固定其他軸，僅C軸帶動球桿儀轉動；

S22、在S21條件下，建立中心球球心G點與傳感器球球心M點間拓撲鏈的坐標變換關系，得到G點相對于M點的理想姿態矢量和位置坐標；根據理想姿態矢量與理想旋轉角之間關系獲得實際姿態矢量與實際旋轉角之間關系式，由理想位置坐標與理想平移量之間關系獲得實際位置坐標與實際平移量之間關系式；

S23、在考慮C軸幾何誤差的情況下，求出G點相對于M點的實際姿態矢量，通過迭代修正A、C軸的旋轉角度來補償姿態矢量誤差；

S24、以修正后的A、C軸的旋轉角度求出G點相對于M點的實際位置點，再通過平移X、Y、Z軸來補償位置點誤差；

S25、利用球桿儀分別測量補償前和補償后的圓軌跡，由實測的圓軌跡與幾何圓之間誤差軌跡的圓度偏差來評價C軸的補償精度；

S3、A軸補償和驗證

S31、球桿儀的中心球安裝在主軸上，傳感器球安裝在與C軸工作臺聯結的中心座上；C軸不動，A軸旋轉時，Y、Z軸同步聯動做與A軸反向的圓弧插補，使中心球球心的坐標位置不變；

S32、在S31條件下，建立中心球球心G點與傳感器球球心M點間拓撲鏈的坐標變換關系，得到G點相對于M點的理想姿態矢量和位置坐標；根據理想姿態矢量與理想旋轉角之間關系獲得實際姿態矢量與實際旋轉角之間關系式，由理想位置坐標與理想平移量之間關系獲得實際位置坐標與實際平移量之間關系式；

S33、在考慮A軸幾何誤差的情況下，求出G點相對于M點的實際姿態矢量，通過迭代修正A、C軸的旋轉角度來補償姿態矢量誤差；

S34、以修正后的A、C軸的旋轉角度求出G點相對于M點的實際位置點，再通過平移X、Y、Z軸來補償位置點誤差；

S35、利用球桿儀分別測量補償前和補償后的圓軌跡，根據該實測圓軌跡與幾何圓之間誤差軌跡的圓度偏差來評價A軸的補償精度。

2.如權利要求1所述的一種CFXYZA型機床旋轉軸幾何誤差計算、補償及其驗證方法，其特征在于，S22和S23具體為：

S221、由G點相對M點的實際姿態矢量求出A、C軸受幾何誤差影響的實際旋轉角度，判斷該實際旋轉角度與理想旋轉角度間的差值是否滿足姿態矢量補償終止條件，即該差值的絕對值小于或等于一個給定的誤差允許值，若不滿足，轉至S222；若滿足，轉至S223；

S222、以理想旋轉角度值與S221中旋轉角度差值之和作為修正后的A、C軸旋轉角度值，再由修正后的A、C軸旋轉角度求出G點相對M點的實際姿態矢量，重復S221；

S223、經迭代修正后求得的實際旋轉角度與理想旋轉角度間的差值滿足姿態矢量補償終止條件，則姿態矢量補償完成，并得到最終修正后的A、C軸旋轉角度值。