数控机床空间几何误差测量研究进展.pdf

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1、第３８卷第８期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ８２０１７年８月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＡｕｇ．２０１７数控机床空间几何误差测量研究进展杨婧，冯其波（北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室北京１０００４４）摘要：数控机床是衡量国家制造装配业水平的重要标志，数控机床的加工精度是反映其性能和水平的一个关键指标。误差补偿是提高数控机床加工精度的一个主要途径和发展趋势，数控机床空间误差快速、精确测量是进行误差补偿、提高数控机床精度的前提与关键。如何快速准确测量数控机床各种误差成为国内

2、外测量域的一个研究热点和重点，出现了很多不同类型的测量方法和仪器。按测量仪方法及仪器与测量策略这两条主线，对现有数控机床空间几何误差测量方法进行较全面介绍，分析了各种方法的优缺点，讨论了其发展趋势。关键词：空间几何误差；误差补偿；激光测量；数控机床中图分类号：ＴＨ７４１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０３５Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ（ＮＣ）ｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓＹａｎｇＪｉｎｇ，ＦｅｎｇＱｉｂｏ（

3、ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅａｎｄＯｐｔｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ（ＣＮＣ）ｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｉｓａｋｅｙｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙ＇ｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄｉｔｓｍａｃｈｉｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｉｓａｋｅｙｅｌｅｍ

4、ｅｎｔｗｈｉｃｈｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．ＥｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｗａｙｓａｎｄｔｒｅｎｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．ＲａｐｉｄａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｓｉｓｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅａｎｄｋｅｙｏｆｔｈｅｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅ

5、ｎｔｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．Ｈｏｗｔｏｒａｐｉｄｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｒｅａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｅｒｒｏｒｓｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｈａｓｂｅｃｏｍｅａｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔａｎｄｆｏｃｕｓｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ．Ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎ

6、ｄｍｅｔｈｏｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙ，ｔｈｉｓｗｏｒｋｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｇｅｏｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｆｏｒＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｒｏｓａｎｄｃｏｎｓｏｆｔｈｅｍａｒｅａｎａｙｌｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｔｒｅｎｄｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｅｒｒｏｒｓ；ｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｌａｓｅｒｍｅａｓｕｒ

7、ｅｍｅｎｔｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ（ＮＣ）ｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ指标，通过精确测量数控机床各种误差、建立误差模型、０引言进行误差补偿，可以提高与维持机床制造与使用过程中［１６］的加工精度，成为国内外普遍采用的提高数控机床精数控机床是衡量国家制造装配业水平的重要标志。度的途径之一。［７８］目前，我国已成为世界机床消费、进口与制造大国，但机５轴数控机床需要测量４２项误差：机床移动部件床加工精度等技术指标仍处于中等水平，制约了我国制轴运动时的３项线性误差和３项角度误差，５轴（３个直线造加工业的发展。３轴、５轴数控机

8、床可以快速加工复杂轴和２个转轴）共３０项误差，主轴的５项误差元素，３个直工件、提高加工效率，成为目前机床的主要发展方向之线轴之间的３项垂直度误差，以及２个转轴各２项轴线偏一。数控机床加工精度是反映其性能和水平的一个关键转误差。对于３轴数控机床共有２１项误差需要测量。收稿日期：