[发明专利]基于NC代码重构的三轴机床几何误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于NC代码重构的三轴机床几何误差补偿方法，用于解决现有几何误差补偿方法实用性差的技术问题。技术方案是首先根据数控机床结构和类型建立数控机床拓扑结构和开环运动链，然后在机床基座上创建基坐标系W，再分别在X、Y、Z轴溜板、刀具和工件上分别创建局部坐标系，根据不同直角坐标系之间的运动变换关系建立无几何误差情况下和存在几何误差情况下建立坐标系之间齐次坐标变换矩阵转换关系，通过NC代码重构的方法进行三轴机床几何误差补偿，将经过重构的NC代码在机床上进行加工，实现对机床几何误差的补偿。本发明采用NC代码重构，在不改变机床硬件结构的情况下提高了机床的加工精度，实用性好。

技术领域

本发明涉及一种几何误差补偿方法，特别是涉及一种基于NC代码重构的三轴机床几何误差补偿方法。

背景技术

文献Khan A，Chen W(2011)A methodology for systematic geometric errorcompensation in five-axis machine tools.The International Journal of AdvancedManufacturing Technology53(5-8):615-628公布了一种修正刀位点数据结合迭代法来实现几何误差补偿的方法，该方法将几何误差修正到刀位文件中，输入后得到NC代码，然后根据新NC代码计算几何误差，判断是否满足精度要求，如不满足则进行新一轮的修正，一直迭代到满足精度要求为止。但这种方法需要工件的刀位文件，同时涉及到后处理程序的编写，繁琐且无法避免迭代过程中不收敛问题。

发明内容

为了克服现有几何误差补偿方法实用性差的不足，本发明提供一种基于NC代码重构的三轴机床几何误差补偿方法。该方法首先根据数控机床结构和类型建立数控机床拓扑结构和开环运动链，然后在机床基座上创建基坐标系W，再分别在X、Y、Z轴溜板、刀具和工件上分别创建局部坐标系，根据不同直角坐标系之间的运动变换关系建立无几何误差情况下和存在几何误差情况下建立坐标系之间齐次坐标变换矩阵转换关系，通过NC代码重构的方法进行三轴机床几何误差补偿，将经过重构的NC代码在机床上进行加工，实现对机床几何误差的补偿。本发明采用NC代码重构，在不改变机床硬件结构的情况下提高了机床的加工精度，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于NC代码重构的三轴机床几何误差补偿方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、根据数控机床结构和类型建立数控机床拓扑结构和开环运动链。

步骤二、在机床基座上创建基坐标系W，然后分别在X、Y、Z轴溜板、刀具和工件上分别创建局部坐标系，局部坐标系方向与基坐标系方向一致。

步骤三、根据不同直角坐标系之间的运动变换关系，建立无几何误差情况下和存在几何误差情况下，坐标系之间齐次坐标变换矩阵转换关系。

步骤四、把步骤三建立坐标系之间齐次坐标变换矩阵转换关系代入到由工件坐标系到参考坐标系的运动链和刀具坐标系到参考坐标系的运动链，得到在工件坐标系的工件点坐标相对于参考坐标系的误差矩阵^RT_W和刀具坐标系内刀尖点坐标相对于参考坐标系的误差矩阵为^RT_T。刀具刀尖点和工件加工点在参考坐标系中的相对误差模型为：

^RP_e＝^R[X_e Y_e Z_e 1]^T＝^RT_W-^RT_T

步骤五、把加工工件输入到CAM软件，得到加工工件的NC数控程序代码。