[发明专利]机床加工测试件建立运动误差模型的方法

说明书

本发明公开了一种机床加工测试件建立运动误差模型的方法，将正方体的测试件固定在机床工作台上，选取三个面的中间位置加工凹槽，所加工的凹槽的尺寸和标准量块的尺寸一致，取标准块分别放置在三个凹槽中，测量标准块和凹槽的配合间隙。将标准量块在各个轴方向上产生的角度误差和标准块的旋转中心点相关联，旋转中心点到标准块端点的距离与角度误差共同作用使得运动误差增大，根据误差在各个平面上的实际情况建立误差模型。本发明提出了一种新的方法辨识三轴机床在加工时的运动误差。通过加工测试件的不同部位分析出机床的加工误差建立机床的运动学误差模型。运用这种方法机床最终状态的运动误差被辨识，在实际的加工中机床的最终性能被评估。

技术领域

本发明属于机床精度控制技术领域，尤其涉及一种机床加工测试件建立运动误差模型的方法。

背景技术

数控机床加工零部件时，机床的自身精度显得尤为重要。一般来说，数控机床的不精确性有很多因素，机床沿着各个轴的运动精度是机床加工精度的一个重要标准。

机床的几何误差同样会对机床的加工精度产生影响，因此单纯的考虑几何误差对加工精度的影响是不全面的。在实际的误差补偿中需要考虑加工时产生的运动误差，通过辨识运动误差建立误差模型从而提高机床的加工精度是一种有效的方法。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提出一种新的方法辨识三轴机床在加工时的运动误差。通过加工测试件的不同部位分析出机床的加工误差建立机床的运动学误差模型。运用这种方法机床最终状态的运动误差被辨识，在实际的加工中机床的最终性能被评估。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种机床加工测试件建立运动误差模型的方法，包括如下步骤：

S1.选取标准量块，确定所述标准量块的几何尺寸；

S2.加工一个正方体工件，在所述正方体工件上建立参考坐标系；

S3.分别在所述正方体工件YOZ平面上加工沿Z方向凹槽，在XOY平面上加工沿Y方向凹槽，在XOZ平面上加工沿X方向凹槽，上述所加工的凹槽均与所述标准量块轮廓和几何尺寸相匹配；

S4.将所述标准量块分别放置在所述正方体工件不同平面上的凹槽中，测量出量块和凹槽的装配间隙；

S5.测量所述标准量块在所述正方体工件不同平面内凹槽中的偏摆角误差、俯仰角误差和滚转角误差；

S6.将所述标准量块在所述正方体工件不同平面内凹槽中的轮廓投影至对应平面后，测量旋转中心点在不同平面内的投影至量块一端的投影距离；

S7.根据所述步骤S5中测量的偏摆角误差、俯仰角误差和滚转角误差以及所述步骤S6中测量的对应平面内投影距离确定在不同平面内产生的运动误差。

进一步，所述步骤S5中，标准量块放置到正方体中沿X方向加工的凹槽中，在XOY平面上出现的角度误差定义为偏摆角误差ε_y(x)；在XOZ平面上出现的角度误差定义为俯仰角误差ε_z(x)；在YOZ平面上出现的角度误差定义为滚转角误差ε_x(x)，

在XOY平面上出现的角度误差的表达式如下：

同理，在YOZ平面上出现的角度误差的表达式为：

在XOZ平面上出现的角度误差的表达式为：