五轴联动数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法

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1、万方数据Z吴五轴联动数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法张葳，蔓娟(西安科技欠学，陕西蹿安710054)籀萋；搅掇一静孽r于球轷仪酶赫鬏、快速的美辘联番数缒税床旋转辘凡秘误差漏蘩每分离方法，它选释径商羲l辘蠢安装溅试路径，采翔荦靛转袖运动或1个旋转轴和2个溉线轴联动方式，进行圆度误差测试，给出了旋转轴几何误差与各测试路径的关联罔谱。势深入掰究了球耔仪虚拟安装偏心技术，简化了旋转轴误差与球杆仪测试值的数学关联模型，静对影响测试结果的因素进行分辑，撬出采用球杼纹二次嚣量方法，鼹直线辘经囱藕合误鍪送每蘩藕，蜜壤了曩转麴梵嚣误差懿菸谈秘蘩臻嚣爨。关键词：五轴数控机床；旋转轴；球杆仪；误差辨识巾圈

2、分类号：．TB806文献标识码：A文章编号：1009—9492(2008)09—001“04重引言赢轴联动数控机床结构主要有嗍R、R邢和RR骶W三种形式，由3个直线轴和2个旋转轴组成。它具毒诲多酱逶橇寐毙法院撅麴傀熹，毽箕黻王耱褒莛旌低手普通机床，主要由于2个旋转轴存在许多几何误差没有补偿。补偿的关键憨对旋转轴误差进行检寇。纛辘联动数羧魏疼旋转凝误差戆梭定～壹是莺痰努学者研究的热点和难点。文献[1—5]采用激光干涉仪、旋转坐标校准仪等专用检定装鬣，测试快速、便捷、准确，毽徐格过于暴贵；若采尾基乎捡掇羝纛豹球抒仪∽】，在旋转轴几何误差稔定中赠采糟与直线辘联动的测试穷式，引入了直线轴的几何和

3、运动误差，使得结果不理想。针对上述闷题，本文提出一种薪颖、快速的五辘数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法，它基于球释仪。选择合适的测试路径，采用单旋转轴运动戏1个旋转轴和2个直线轴联动方式，进行圆周误差测试；并对测试缓皋进行解藕，实瑾了旋转辘凭籍谈差豹纂谖程精确溅量。2旋转轴几何误差测量与辨识2．1旋转轴几何误差本交以TITRR结梅蠢辎联凑数控梳床秀器究对象。文献[6]指出影响五轴联动数控机床精度的几何误差主要有13个，其巾5个是直线轴误差，可以借助直线尺或手分必等传统浏豢装置获致；勇终8个≮旋转轴关袋，翔图1所示，旋转轴A的6自由度几何误差兢、氐、筑、‰8，、雠以及旋转轴A与C的在XZ

4、平面上的垂直度谈差＆纛在y方囊主懿辘心线误差懿。收稿日期：2008-07-15圈1五轴联动数控机床旋转轴几何误差2。2球耪仪豳周测试运动路径栽糍及误差测试分桥如图2所示，旋转轴A和旋转轴C的误差测试过稚中，球杆仪都采用轴向和径向安装的方式。翻2(a)和圈2《b)孛，王终台绕蔗辘获0度筹速度运转蠲购囊，王作台面上的球杆仪一端通过机床生轴、y辛I

5、l以及Z轴在YZ平面上做同步运动，球杆仪测得值将反映旋转轴A的误差篷。爨2(e)中，辣抒议安装时，捷主轴安装一蝼岛万方数据塑回(8)辘A辘寓测试

6、抒仪终360度圆越运动时：只需绕e轴旋转即可，消除了机床X、y线性轴耦合误差。图2(d)中，球杆仪和王作台相对静止，绕C轴作360度嘲度测试。在安装球杼纹对，只有壹线辘配合逡动，旋转轴冗搿误差不对球杆仪初始状态造成影响。测试运动时，误差使巾心轴线物理状态发生变化如产生镶角纛位移，蠢球转仪盘轴一端仍然按照预定的轨迹运行，两者之间形成偏差，此偏差值即是旋转轴几何误差综合作用的结果。表l飨凄旋转轴冗{嚣误差与球括仪各潮试路径懿荚联圈，其中尺为球杆仪的测试半径，Ⅳ为球杆仪安装磁座球褒l旋转轴误差与球杆仪备测试路径的关联幽美璞误差岛＆麓^：：．、，、、、、R’孓3．Be二．B‘‘jo矗＼＼!o、。

7、卜一遵静＼JA，蔓，飞鬟／，支淞沪鬯诗B-轴A轴向测试，搀一≮r’美联误差毪魏美联误差s，颤，'●％。柯b耐l≠

8、7l／}／乒《澎强：J飞、、，轴C径向涮试≯哥’4_‘。JA。_～、、Ae弋＼^轴A径向测试，～。乏h等罗狲87／_I厶关联误差轴屯＆岛Z“—}≈鼍疋一rkhtll{^RDt苎窟辞’／，7专铡，，，、，、R罗；劈‘O，-8盘，≮缀，o／”《÷j辘S辘岛嚣试季粲‘乡i产～：芝z矗0y≯蠢衣。～巡名7茹

9、／‘’，■■l万方数据工吴心羁旋转轴A或e审心辘线豹鼷糍，霞线舞球移筏疆葱嚣试鞔迹，实线为球棒铰实嚣王箨鞔邃。2．3球杆仪趱拟安装偏心误麓京舔弱避凌溅试中，在过象黻点瓣溅试僮憝檄

10、毯，鼯是反映旋转轴误差，如表1轴A翱翔岛测试辑承，当A辘在XZ平鑫璃嫠瞬，球抒仅盛撼运费嚣试薤在y过象限处最大，其大小为Hsins；。此偏藏可等效于球杆仪安装牒点在y直线辅受辩偏移Hsin8,佟带的结采，笔者搬这种偏移称龙为球杼仪虚拟安装偏心。球轩仪虚拟安装偏心值很荔准确麓谤簿，遮藏对予旋转辍蔑舞误蓑懿分离方袋、捷捷。球杆仪潦拟偏心误差与实际安装偏心求解原溅稽儆。球杆仪测试避程如图3所示。篡巾∞(O，O)为濒论播补圆鼹轨迹中·心，岱