[發明專利]一種影響三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別方法

有效

• 申請號: 201810762241.8
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108873810B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 李多祥;張冬;呂博;譚嬌;張云峰;董彥宏;徐鳳亮;李云;王瑞
• 申請（專利權）人: 沈陽機床股份有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 胡洋

本發明為一種影響三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別方法，屬于數控機床精度設計領域，該方法首先利用精度測量裝置獲取機床各項精度在不同測量時間節點的誤差值，計算各精度項從首次測量到各測量時間節點的誤差均值，并確定各項精度的誤差均值分布區間；然后，將各項誤差均值綜合于刀具成形點，并將空間分布的誤差均值在空間維上進行綜合，進而建立三軸加工中心的綜合空間誤差均值模型；最后，依據各項誤差均值分布區間，采用靈敏度分析方法，分析區間內各精度指標的誤差均值對綜合空間誤差均值的影響，確定綜合空間誤差對各項精度指標的敏感度，完成關鍵誤差源的識別。

技術領域

本發明屬于數控機床精度設計領域，特別涉及一種影響三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別方法。

背景技術

精度衰變是影響數控機床性能的重要因素之一。與國外同類型機床相比，國產機床普遍暴露出精度快速衰變的問題。數控機床的精度變化是一個復雜、多因素作用，并隨時間動態演變的綜合過程。在機床的設計、制造過程中，由于設計的不合理、裝配過當產生的集中應力，使機床在服役過程中機床基礎件非常規變形、過度磨損，導致機床的單項或數項精度指標快速衰退，造成零件的加工質量快速下降，甚至導致零件報廢。在實際工程中，解決機床精度快速衰變的方法往往是對機床各項精度進行定期檢測，并通過人工經驗對機床進行反復調試使機床精度得以保證。然而該方法調整復雜、耗時，且需要停機調整，勢必給正常生產帶來很大壓力。為此，尋求一種影響三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別方法，可有效指導機床的精度分配，在根源上解決機床快速衰變的問題，也可為實際裝配和加工提出指導性建議。

目前，數控機床關鍵性幾何誤差辨識方法是基于各項精度在出廠檢驗時的靜態數據為評價指標進行辨識。北京工業大學在專利ZL201410234462.X公開了《一種基于全局敏感度分析的三軸數控機床的關鍵性幾何誤差辨識方法》，基于多體理論，計算機床測量時的空間誤差，并采用全局敏感度理論分析各靜態精度項對空間誤差的影響。然而，上述方法未以精度變化狀態為評價指標進行關鍵誤差源識別。北京工業大學在專利ZL201410653419.7公開了《一種數控機床加工精度可靠性敏感度分析方法》，基于多體理論建立空間誤差模型，采用蒙特卡洛數字模擬方法，分析機床的加工精度可靠性。然而，上述方法僅能分析各項機床精度指標在其測量不確定性區間內對空間誤差的影響，并未考慮到精度隨時間的衰變情況，不能滿足基于精度衰變的關鍵誤差源識別。

發明內容

本發明目的在于克服現有方法不足，針對三軸加工中心的精度衰變問題，發明了一種影響三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別方法。

針對機床各精度指標的動態衰變特點，通過測量機床各項精度指標于不同時間節點誤差值，并將其映射到時間維，得到各項精度指標的誤差均值，實現精度指標從動態到靜態的轉化；將映射后的各誤差均值綜合于刀具成形點，并將于空間分布的刀具成形點誤差均值在空間維上綜合成唯一評價指標，消除精度衰變狀態評價指標在空間維上的信息重疊；利用靈敏度分析方法分析在各項精度指標對機床精度衰變的影響，最終實現對三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別。

本發明采用的技術方案是：

一種影響三軸加工中心精度衰變的關鍵誤差源識別方法，該方法首先利用精度測量裝置獲取機床各項精度在不同測量時間節點的誤差值，計算各精度項從首次測量到各測量時間節點的誤差均值，并確定各項精度的誤差均值分布區間；然后，將各項誤差均值綜合于刀具成形點，并將空間分布的誤差均值在空間維上進行綜合，進而建立三軸加工中心的綜合空間誤差均值模型；最后，依據各項誤差均值分布區間，采用靈敏度分析方法，分析區間內各精度指標的誤差均值對綜合空間誤差均值的影響，確定綜合空間誤差對各項精度指標的敏感度，完成關鍵誤差源的識別。

方法的具體步驟如下：

第一步，各項精度指標的測量與誤差均值的計算