基于球杆仪位姿的加工中心回转台几何误差辨识研究


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言:

 五轴CNC加工中心相较于传统的三轴加工中心优势明显、应用广泛,但其结构复杂程度的增加也给加工精度的提高带来一定的困难,这主要在于增加的2个旋转轴的各项误差不仅直接影响刀具位置姿态,

而且使得误差补偿更为复杂[1]。目前,对传统三轴加工中心的误差检测研究已经较为成熟,但是五轴CNC加工中心旋转轴的误差测量尚无统一标准,是国内外学者们研究的重点。

 

Yang S H[2]利用球杆仪配合半球形螺旋轨迹检测,通过分析空间矢量几何关系辨识、分离出加工中心旋转轴几何误差。Zargarbashi SMayer J[3]基于加工中心运动误差的敏感方向,使用球杆仪设计了 5种测量模式,推导出误差模型来辨识摆动轴的5项运动误差,但未测量出转角定位误差。Zhu[4]利用球杆仪径向、切向及轴向3种测量模式测量出旋转轴6项几何误差,并在PM20型龙门式双刀摆五轴CNC加工中心上验证了该方法的可行性。北京航空航天大学的刘飞[5]通过分析回转轴旋转时几何误差对测量仪器的影响,可辨识出旋转轴运动中5个自由度方向上的几何误差,剩余一项轴向旋转角误差由激光干涉仪旋转轴测量组件测得。浙江大学的何振亚等™采用球杆仪的切线测量路径,通过分解出移动轴圆弧运动时产生的误差对切线方向的影响分量,再用此分量修正切线测量结果,来辨识转角定位误差,但是该法不能求出旋转轴其余五项几何误差。

 

在使用球杆仪测量旋转轴几何误差的过程中,往往由于移动轴的联动,使得辨识的误差结果中耦合了移动轴几何误差,为了精确辨识出旋转轴误差,提出一种基于球杆仪实际位姿的旋转轴误差辨识方法。以QLM27100-5X型五轴龙门加工中心的回转台为测量对象,采用球杆仪X向,Y向和Z向组合的测量方法,再基于多体运动学理论建立球杆仪两端球心的实际位置坐标,并依此推导出包括移动轴误差在内的回转台误差辨识公式,以辨识回转台的6项几何误差。

1加工中心回转台几何误差辨识方法

 

1.1回转台几何误差参数

 

由于装配误差、形状误差、温度、力变形、摩擦和润滑等因素的影响,加工中心旋转轴在运动过程中会偏离理想路线而产生位置偏差,分别为沿x,yz向的3项位移误差以及绕向的3项转角误差。

 

QLM27100-5X型五轴联动龙门加工中心为实验对象,该加工中心为刀具摆动与工作合旋转型结构(即CFXYZA),其结构如图1所示。

 

加工中心回转台又称为C轴)旋转时,产生6项几何误差,回转台几何误差如图2所示。图2中,汐,0分别表示位移误差及转角误差,其中下标表示运动轴,上标表示误差的方向,例如坭表示C铀的沿y方向的位移误差。

 

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结束语:

 提出了_种基于球杆仪实际位姿的旋转轴误差辨识方法,并以CFXYZACNC加工中心的回转台为对象,使用球杆仪X向,Y向及Z向3种测量模式,通过改变中心座的安装位置和高度,共进行6次测量,并由齐次坐标变换推导出回转台几何误差参数与杆长变化量的关系式,共辨识出6项几何误差。辨识结果可知,回转台位移误差精度在8. 5 内,转角误差精度在0. 004 rad内,表明该方法不仅切实可行,且具有较高的辨识精度。此外,该方法对同类型加工中心回转台的几何误差测量、辨识均具有参考意义和应用价值。但由于X轴结构限制,如何提

 

 

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