五轴机床几何误差标定研究

admin · 发表于前天 23:03

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五轴数控机床具有很大的柔性，它能够对带有复杂型面的工件进行高精度的加工和测量进而满足目前日益增长的生产需求，成为了现代化工业生产的重要装备。对于高精密的加工和检测来说，先进的机床是适应现代高科技时代挑战的必要条件。机床的性能是评定机床规格的依据，机床的标定已经成为评估机床性能的必要手段，它与机床标准规格进行比较来对机床的性能进行评估。机床的最基本组成部分为机床部件和连接副，对于五轴机床来说，机床部件主要由平动轴和转动轴。机床的精度很大程度上取决于各个运动轴的精度，这些运动轴的误差主要包括：运动轴的几何误差、热变形、重力引起的变形等。其中，系统几何误差是最主要的误差源之一。这些误差影响机床多方面的性能，包括：加工速度、机床可靠性和使用寿命等等。标定可以定量地得到机床输出与输入的关系，比较全面而详细的反映出了机床的精度，它是在全面考虑各种重要指标的基础上对机床性能作出的评估。根据标定结果，可以改进机床的加工性能进而满足生产需要。另外，标定对于机床的性能测试、机床验收、定期检查、误差辨识、维修和误差补偿等都非常重要。本文的工作重点是对五轴机床的标定方法进行了设计、分析和实验。通过标定实验辨识出了对机床精度影响较大的误差，并对这些误差进行了定量分析。利用所设计的误差补偿方法对所辨识出来的误差进行了补偿。对误差辨识方法进行了理论推导，并利用仿真和实验对该方法的实用性和有效性进行了验证，实验是在北京航空航天大学设计的五轴数控叶片磨床上进行的。对52项几何误差进行了分析，通过定量分析和检测39项误差对五轴机床的性能进行了分析。作者利用逐项测量各个参数的方法对机床进行了标定，通过矩阵转换理论和多刚体系统理论进行误差辨识，并对机床在工作空间的精度进行评估。用激光跟踪仪对靶标点进行测量，完成了标定工作。最后，作者利用软件补偿方法对误差进行了补偿工作，提高了机床的加工精度，机床的定位误差减小了58%,直线度误差减小了69%。机床误差补偿后所加工的零件的误差比补偿前减小了10到15倍，从而证实了补偿方法的有效性。此方法同样适用于对其他高精密数控机床、检测仪器和机器人的误差辨识和误差的定量分析等工作。

五轴机床几何误差标定研究

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