[發明專利]一種弧面凸輪加工專用機床誤差建模與分析方法

在審

• 申請號: 201911366938.4
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111045385A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 孫樹文;董樹林;劉志峰;王建華
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401;G05B19/404
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種弧面凸輪加工專用機床誤差建模與分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1推導專用加工機床誤差傳遞矩陣；

基于多體系統理論對專用機床誤差進行分析，根據運動體間的運動特征建立實際情況下典型體及相鄰低序體的運動誤差模型，得到多體系統中相鄰體之間的相對位置關系坐標系變換關系；從而得到對于弧面凸輪上一點P，在各個誤差坐標系下的變換矩陣；

步驟2建立弧面凸輪廓面加工誤差模型；

針對弧面凸輪廓面建立右手系下的坐標系，并將廓面上的點P在不同坐標系下按照多體理論進行坐標變換，分別得到P在固定坐標系O₀X₀Y₀Z₀，絕對坐標系O₁X₁Y₁Z₁,工件坐標系OXYZ下的位置矢量；將弧面凸輪廓面的加工誤差定義為廓面誤差向量沿法線方向的投影，從而得到弧面凸輪廓面誤差f(E)表達式；

步驟3弧面凸輪廓面加工誤差敏感度分析；

凸輪專用加工機床加工誤差包括角位移誤差及線位移誤差，通過引入機床誤差對弧面凸輪廓面誤差影響的敏感度系數，計算敏感度系數來研究機床誤差對弧面凸輪廓面誤差的影響程度；

步驟4弧面凸輪加工專用機床誤差影響規律分析；

采用Matlab對給定的弧面凸輪參數進行計算，按照凸輪理論廓面及實際廓面公式計算凸輪工作廓面上共軛接觸點的坐標值，并對坐標值導入Solidworks中，利用Solidworks中的放樣曲面工具將多條曲線合并成弧面凸輪廓面的兩個側面，并補齊走刀軌跡的底面；利用曲面縫合命令，將弧面凸輪的兩個側面與底面相連接；

通過數值方法，利用Matlab分別計算機床中心距誤差及轉角誤差、角位移誤差、線位移誤差敏感度進行計算并得到敏感度系數曲線，從而分析弧面凸輪加工機床誤差對弧面凸輪廓面的影響。

2.根據權利要求1所述的一種弧面凸輪加工專用機床誤差建模與分析方法，在步驟1中專用加工機床誤差傳遞矩陣計算公式為：

[S_NM]＝[S_NM]_p[S_NM]_pe[S_NM]_s[S_NM]_se

式中[S_NM]——表示A_m體到A_n體的特征變換矩陣；

[S_NM]_p——表示A_m體的位置特征變換矩陣，即其運動參考坐標系C_P到A_n體坐標系C_n的特征變換矩陣，為建模和計算簡單，把A_n體的體坐標系直接作為A_m體的運動參考坐標系，那么[S_NM]_p即為單位矩陣；

[S_NM]_pe——表示A_m體位置誤差參考坐標系的特征變換矩陣；

[S_NM]_s——表示A_m體的運動特征變換矩，即其體坐標系C_m到其運動參考坐標系C_p的特征變換矩陣；

[S_NM]_se——表示為A_m體運動誤差參考坐標系的特征變換矩陣；

對于弧面凸輪加工機床誤差共分為：加工機床主軸、A軸、B軸、Z軸、W軸分別存在三個線位移誤差和三個角位移誤差，凸輪轉角與從動轉盤轉角的誤差以及凸輪軸和從動軸的中心距誤差；對于弧面凸輪上一點P，基于以上誤差分類及坐標變換原理，得到在各個誤差坐標系下的變換矩陣。