[發明專利]機床加工測試件建立運動誤差模型的方法

有效

• 申請號: 202011256496.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112536644B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 劉宏偉;楊銳;向華;李波;陳國華
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院;襄陽職業技術學院;襄陽華中科技大學先進制造工程研究院
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 黃靖

本發明公開了一種機床加工測試件建立運動誤差模型的方法，將正方體的測試件固定在機床工作臺上，選取三個面的中間位置加工凹槽，所加工的凹槽的尺寸和標準量塊的尺寸一致，取標準塊分別放置在三個凹槽中，測量標準塊和凹槽的配合間隙。將標準量塊在各個軸方向上產生的角度誤差和標準塊的旋轉中心點相關聯，旋轉中心點到標準塊端點的距離與角度誤差共同作用使得運動誤差增大，根據誤差在各個平面上的實際情況建立誤差模型。本發明提出了一種新的方法辨識三軸機床在加工時的運動誤差。通過加工測試件的不同部位分析出機床的加工誤差建立機床的運動學誤差模型。運用這種方法機床最終狀態的運動誤差被辨識，在實際的加工中機床的最終性能被評估。

技術領域

本發明屬于機床精度控制技術領域，尤其涉及一種機床加工測試件建立運動誤差模型的方法。

背景技術

數控機床加工零部件時，機床的自身精度顯得尤為重要。一般來說，數控機床的不精確性有很多因素，機床沿著各個軸的運動精度是機床加工精度的一個重要標準。

機床的幾何誤差同樣會對機床的加工精度產生影響，因此單純的考慮幾何誤差對加工精度的影響是不全面的。在實際的誤差補償中需要考慮加工時產生的運動誤差，通過辨識運動誤差建立誤差模型從而提高機床的加工精度是一種有效的方法。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明提出一種新的方法辨識三軸機床在加工時的運動誤差。通過加工測試件的不同部位分析出機床的加工誤差建立機床的運動學誤差模型。運用這種方法機床最終狀態的運動誤差被辨識，在實際的加工中機床的最終性能被評估。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種機床加工測試件建立運動誤差模型的方法，包括如下步驟：

S1.選取標準量塊，確定所述標準量塊的幾何尺寸；

S2.加工一個正方體工件，在所述正方體工件上建立參考坐標系；

S3.分別在所述正方體工件YOZ平面上加工沿Z方向凹槽，在XOY平面上加工沿Y方向凹槽，在XOZ平面上加工沿X方向凹槽，上述所加工的凹槽均與所述標準量塊輪廓和幾何尺寸相匹配；

S4.將所述標準量塊分別放置在所述正方體工件不同平面上的凹槽中，測量出量塊和凹槽的裝配間隙；

S5.測量所述標準量塊在所述正方體工件不同平面內凹槽中的偏擺角誤差、俯仰角誤差和滾轉角誤差；

S6.將所述標準量塊在所述正方體工件不同平面內凹槽中的輪廓投影至對應平面后，測量旋轉中心點在不同平面內的投影至量塊一端的投影距離；

S7.根據所述步驟S5中測量的偏擺角誤差、俯仰角誤差和滾轉角誤差以及所述步驟S6中測量的對應平面內投影距離確定在不同平面內產生的運動誤差。

進一步，所述步驟S5中，標準量塊放置到正方體中沿X方向加工的凹槽中，在XOY平面上出現的角度誤差定義為偏擺角誤差ε_y(x)；在XOZ平面上出現的角度誤差定義為俯仰角誤差ε_z(x)；在YOZ平面上出現的角度誤差定義為滾轉角誤差ε_x(x)，

在XOY平面上出現的角度誤差的表達式如下：

同理，在YOZ平面上出現的角度誤差的表達式為：

在XOZ平面上出現的角度誤差的表達式為：