[发明专利]一种弧面凸轮加工专用机床误差建模与分析方法

权利要求书

1.一种弧面凸轮加工专用机床误差建模与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1推导专用加工机床误差传递矩阵；

基于多体系统理论对专用机床误差进行分析，根据运动体间的运动特征建立实际情况下典型体及相邻低序体的运动误差模型，得到多体系统中相邻体之间的相对位置关系坐标系变换关系；从而得到对于弧面凸轮上一点P，在各个误差坐标系下的变换矩阵；

步骤2建立弧面凸轮廓面加工误差模型；

针对弧面凸轮廓面建立右手系下的坐标系，并将廓面上的点P在不同坐标系下按照多体理论进行坐标变换，分别得到P在固定坐标系O₀X₀Y₀Z₀，绝对坐标系O₁X₁Y₁Z₁,工件坐标系OXYZ下的位置矢量；将弧面凸轮廓面的加工误差定义为廓面误差向量沿法线方向的投影，从而得到弧面凸轮廓面误差f(E)表达式；

步骤3弧面凸轮廓面加工误差敏感度分析；

凸轮专用加工机床加工误差包括角位移误差及线位移误差，通过引入机床误差对弧面凸轮廓面误差影响的敏感度系数，计算敏感度系数来研究机床误差对弧面凸轮廓面误差的影响程度；

步骤4弧面凸轮加工专用机床误差影响规律分析；

采用Matlab对给定的弧面凸轮参数进行计算，按照凸轮理论廓面及实际廓面公式计算凸轮工作廓面上共轭接触点的坐标值，并对坐标值导入Solidworks中，利用Solidworks中的放样曲面工具将多条曲线合并成弧面凸轮廓面的两个侧面，并补齐走刀轨迹的底面；利用曲面缝合命令，将弧面凸轮的两个侧面与底面相连接；

通过数值方法，利用Matlab分别计算机床中心距误差及转角误差、角位移误差、线位移误差敏感度进行计算并得到敏感度系数曲线，从而分析弧面凸轮加工机床误差对弧面凸轮廓面的影响。

2.根据权利要求1所述的一种弧面凸轮加工专用机床误差建模与分析方法，在步骤1中专用加工机床误差传递矩阵计算公式为：

[S_NM]＝[S_NM]_p[S_NM]_pe[S_NM]_s[S_NM]_se

式中[S_NM]——表示A_m体到A_n体的特征变换矩阵；

[S_NM]_p——表示A_m体的位置特征变换矩阵，即其运动参考坐标系C_P到A_n体坐标系C_n的特征变换矩阵，为建模和计算简单，把A_n体的体坐标系直接作为A_m体的运动参考坐标系，那么[S_NM]_p即为单位矩阵；

[S_NM]_pe——表示A_m体位置误差参考坐标系的特征变换矩阵；

[S_NM]_s——表示A_m体的运动特征变换矩，即其体坐标系C_m到其运动参考坐标系C_p的特征变换矩阵；

[S_NM]_se——表示为A_m体运动误差参考坐标系的特征变换矩阵；

对于弧面凸轮加工机床误差共分为：加工机床主轴、A轴、B轴、Z轴、W轴分别存在三个线位移误差和三个角位移误差，凸轮转角与从动转盘转角的误差以及凸轮轴和从动轴的中心距误差；对于弧面凸轮上一点P，基于以上误差分类及坐标变换原理，得到在各个误差坐标系下的变换矩阵。