数控机床旋转轴误差辨识研究.pdf

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1、机械设计与制造第9期156MachineryDesign&Manufacture2014年9月数控机床旋转轴误差辨识研究范晋伟，王志远，王晓峰(北京工业大学机电学院，北京100024)摘要：以多体系统理论为基础建立了包含旋转轴几何误差的DMP60U型机床运动模型，并利用某公司的QCIO球杆仪对DMP60U型的c轴和斜转轴B轴各4项位置误差分别进行测量和辨识。在对球杆仪测量点的在坐标系中的位置坐标表达分析后，得出了球杆仪测量圆的偏心率与位置误差间数学关系。通过运用机床RTCP功能控制多轴同步运动，设计进行不同高度下的4次测量，可辨识出这8项位置误差，快速高效。经实

2、验验证，这种辨识方法测量结果精确，可用于五轴加工中心误差辨识。关键词：非正交五轴数控机床；多体系统；旋转轴几何误差；辨识方法；偏心率中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)09—0156—03IdentificationoftheRotarySystematicDeviationstoMachiningCenterswith5一A×isFANJin-wei，WANGZhi-yuan，WANGXiao-feng(InstituteofElectricalandMechanical，BeijingUniversityofTechno

3、logy，Beijing100124，China)Abstract：Basedonthetheoryofmulti-bodysystem，thekinematicerrormodelforthemachinetoolisestablished，involvingposition-independentgeometricdeviationsandposition-dependentgeometricdeviations．AndwiththeQCIOball一6producedbyRenishawcompany，theefposition—independentge

4、ometricdeviationsaremeasuredandidentifed，associatedtorotaryofC-axisandinclinedrotaryofB-axis．Afteranalyzingtheexpressoftwomeasurementpointsinthecoordihatesystem，themathematicalrelationshipisestablishedbetweentheposition-independentgeometricdeviationsandtheeccentricityofthemeasuringci

5、rcle：Then．basedonthefunctionRTCPachievingfourkindsofmulti一synchronousmovementwithdifferentheight，thee劬￡position-indeperutentgeometricdeviationsCanbeident~edfastandefficiently．Ithasbeenconfirmedthattheproposedmethodprovidesprecisionresultsandisabletoapplytothemeasurementof5-axismachin

6、ingcenter．KeyWords：Non-OrthogonalFive．AxisNC；Multi—-B0dySystem；Position-IndependentGeometricDeviations；IdentificationAlgorithm；Eccentricity1引言2旋转轴误差参数随着数控技术的发展，多轴数控加工中心正在得到越来越研究的DMP60U型非正交五轴数控机床的2个旋转机构为广泛的应用【--。五轴数控加工中心通常用于加工模具，模具，机为单摆头和单转台。如图1所示，单摆头的旋转轴与机床坐标械零件与复杂形状以及飞机部件和涡轮叶片闭。然而，机

7、床误差系的z轴存在45。夹角。根据物体空间运动自由度可知，每个旋(如几何误差、热诱导错误，和运动错误)也不可避免地随着加工转轴共会产生的几何误差12项，包含6项位置误差和6项运动轴数量的增多而增多。其中，几何误差在整个机床运行时间内都误差。如图2所示，对于C轴运动影响较大的位置误差共有4在影响定位精J匮。按照常规分类，几何误差分为位置相关兀何误差项，分别为沿着机床坐标系的轴方向的偏置位移，y轴方向和位置无关的几何误差目。为了保证五轴数控机床的精密性和稳定的偏置位移，与轴问的不垂直度，与y轴间的不垂直度。对于性，我们需要知道机床的工作状况，故机床误差检测是一个不可

8、曰轴而言，这4项位置误差