[發明專利]一種仿真分析機床空間誤差對工件加工精度影響的方法

在審

• 申請號: 202011117735.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112257252A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 解航;于亮;張保全
• 申請（專利權）人: 北京精雕科技集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于機械加工領域，特別涉及一種仿真分析機床空間誤差對工件加工精度影響的方法。通過構建虛擬加工環境，并在虛擬加工環境中輸入機床各運動軸的誤差曲線，在仿真加工過程中實時計算刀尖點理論坐標，并根據機床各個運動軸的綜合誤差計算其修正坐標，統計分析各修正坐標與理論坐標的偏差極值，根據偏差極值對機床工件精度進行預判。本發明通過仿真分析即可判斷機床空間誤差能否滿足工件加工精度要求，無需試切加工，有效縮短了產品的生產周期，減少了工件報廢，節約了資源，降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于機械加工領域，特別涉及一種仿真分析機床空間誤差對工件加工精度影響的方法。

背景技術

機床在制造和裝配過程中，由于零件制造誤差和裝配誤差的存在，機床各個運動軸都會存在一些空間誤差，如X、Y、Z軸的直線度，XY、YZ、XZ的垂直度等。這些誤差互相疊加，使刀具在運動過程中的實際位置與理論位置存在偏差，最終降低工件的加工精度，如果空間誤差較大還會導致工件報廢。因此工件加工前需要預判機床是否能夠滿足工件加工精度的要求，但是由于機床空間誤差的非線性以及機床運動的復雜性，尤其是多軸加工，僅通過理論分析或經驗分析無法準確判斷機床空間誤差對最終工件加工精度的影響。目前的解決方案是對產品進行試切加工，然后檢測產品精度是否滿足要求，如果不滿足精度要求對機床精度進行調整，然后再次試切，直到滿足精度要求為止，這種方式一方面機床精度調整比較困難，對技術人員要求較高；另一方面對一些精度要求較高的工件，往往需要多次試切加工才能滿足精度要求，不僅延長了產品的生產周期，而且造成了資源的浪費，生產成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種仿真分析機床空間誤差對工件加工精度影響的方法，可根據床空間誤差實時計算刀尖點偏差，并定量分析加工過程中刀具的位置偏差，預先判斷出機床空間誤差能否滿足工件加工精度要求。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種仿真分析機床空間誤差對工件加工精度影響的方法，通過在虛擬加工環境中輸入機床各運動軸的誤差曲線，在仿真加工過程中根據機床空間誤差分析刀具位置偏差，根據偏差極值對機床工件精度進行預判，具體包括以下步驟：

A．在軟件中映射虛擬機床模型，構建虛擬加工環境，并確定工件裝夾位置P；

B．輸入各運動軸的誤差曲線，包括直線度、垂直度；

C．虛擬數控系統解析NC程序，驅動機床模型運動并實時計算刀尖點理論坐標，同時根據輸入的各運動軸誤差曲線計算出當前各個運動軸的誤差值，包括直線度誤差、垂直度誤差等，綜合考慮各個誤差計算出運動軸的綜合誤差，迭加各個運動軸的綜合誤差，修正當前刀尖點理論坐標得到修正坐標；

D．統計整個仿真加工過程中的修正坐標與理論坐標的偏差極值E；

E．判斷偏差極值E是否超出工件精度，若是，則判定為不能滿足工件加工精度要求；若否，則判定為可以滿足工件加工精度要求。

進一步地，上述一種仿真分析機床空間誤差對工件加工精度影響的方法，對于步驟E中機床空間誤差不能滿足工件加工精度要求的情況，可采用調整工件裝夾位置的方法進行優化，具體方法如下：

F1．調整虛擬加工環境中工件的裝夾位置至位置P_i，其中i=1，2，3，……，N（N為設定上限）；

F2．虛擬數控系統重新驅動機床模型運動并實時計算刀尖點理論坐標，同時迭加各個運動軸的綜合誤差，修正當前刀尖點理論坐標得到修正坐標；

F3．統計仿真加工過程中的修正坐標與理論坐標的偏差極值，得到在位置P_i處裝夾時的偏差極值E_i；

F4．判斷偏差極值E_i是否超出工件精度，若是，則執行步驟F5；若否，則判定為工件裝夾位置處于位置P_i時可滿足工件加工精度要求；