[发明专利]基于RTCP误差特征识别的五轴机床多轴联动误差溯源方法

说明书

本发明公开了一种基于RTCP检测误差特征识别的五轴机床多轴联动误差溯源方法，利用五轴机床RTCP功能测量五轴机床联动时的误差展现形式——刀具刀尖点误差，构建误差图库，再将误差图输入误差与机床联动误差类别映射关系库中，运用特征识别技术溯源出机床联动误差类型，基于轨迹相似度分析准确量化溯源该联动误差值。本发明的优点在于不仅能够评估机床联动性能，而且当机床多轴联动性能不满足要求时，还能明确影响机床多轴联动性能的影响因素，从而给出机床的优化方案，从量值上对影响机床多轴联动性能的因素进行调节，从而达到机床高精度的要求。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体涉及一种基于RTCP误差特征识别的五轴机床多轴联动误差溯源方法。

背景技术

五轴联动数控机床主要应用于模具、航空航天等复杂型面零件的加工制造。随着零件的精度和物理性能要求的不断提高，对数控机床多轴联动精度提出了更高的要求。数控机床的误差因素可以划分为静态因素和动态因素两大类，其中静态精度是在无切削载荷且机床不运动或运动速度很低的工况下检测的，由于高档数控机床制造装备技术的提升，静态精度只能在有限层面上反映出高档机床的加工精度，联动精度才是影响高档数控机床加工精度的主要因素之一。

目前常用的数控机床联动性能测试仪器主要有球杆仪、R-Test测试仪，球杆仪只能用于两轴或三轴联动性能测试，R-Test可以检测五轴数控机床多个运动轴联动时的机床联动性能。球杆仪和R-Test生产厂商提供了五轴机床联动性能检测仪器及相应的应用软件，利用这些设备及软件可以检测五轴机床多轴联动时机床联动误差，但是所有生产厂商都并未提供引起多轴联动误差的误差因素溯源方法。在国际标准ISO10791-6公布的五轴机床测试标准中，也仅仅提供了五轴机床多轴联动性能检测方法，并没有提出机床联动误差溯源方法。所以，目前国际标准和检测仪器生产商都只能提供检测五轴联动性能的检测仪器和检测方法，仅能指出机床是否存在误差，而当检测结果达不到要求时，并不能给出一个具体的调整机床因素的方案来改善机床加工精度。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提出一种步骤简单、可有效溯源的基于RTCP误差特征识别的五轴机床多轴联动误差溯源方法

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：基于RTCP误差特征识别的五轴机床多轴联动误差溯源方法，包括以下步骤：

S1、依据五轴机床结构类型，通过运动轴误差对五轴机床联动误差的影响程度，分析确定该五轴机床联动误差类别，并检测五轴机床在各联动误差类别情况下的多轴联动误差；

S2、建立多轴联动误差与五轴机床联动误差类别间的映射关系数据库，通过刀具刀尖点在X、Y、Z三个方向上的位移误差来体现五轴机床联动误差，并通过三维空间误差图来展现，其中X代表刀具刀尖点在空间刀具坐标系中水平方向轴，Y代表刀具刀尖点在空间刀具坐标系中垂直方向轴，Z代表刀具刀尖点在空间刀具坐标系中竖直方向轴；

S3、依据步骤S2所检测到的刀具刀尖点在X、Y、Z三个方向上误差值的大小，评估五轴机床联动性能；

S4、若机床联动性能评估结果较差，则利用RTCP检测误差特征识别方法溯源得到影响五轴机床联动性能的误差类别；

S5、基于轨迹相似性，分析量化溯源步骤S4中得到的机床联动误差影响因数，将检测到的实际误差与误差库中的误差进行相似度的比较，相似度高则认为误差库中的误差代表真实的误差值，即为当前被检测机床的多轴联动误差。

优选地，所述步骤S4中机床联动性能评估是通过图像特征识别的方法，来进行机床联动性能的评估。

优选地，所述步骤S4还包括以下步骤：

S41、刀具刀尖点误差结果图进行归一化处理，形成新的刀具刀尖点误差轨迹图，归一化公式为：