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伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心

前言：

五軸CNC加工中心相較于傳統(tǒng)的三軸加工中心優(yōu)勢明顯、應用廣泛，但其結(jié)構(gòu)復雜程度的增加也給加工精度的提高帶來一定的困難，這主要在于增加的2個旋轉(zhuǎn)軸的各項誤差不僅直接影響刀具位置姿態(tài)，

而且使得誤差補償更為復雜^[1]。目前，對傳統(tǒng)三軸加工中心的誤差檢測研究已經(jīng)較為成熟，但是五軸CNC加工中心旋轉(zhuǎn)軸的誤差測量尚無統(tǒng)一標準，是國內(nèi)外學者們研究的重點。

Yang S H等^[2]利用球桿儀配合半球形螺旋軌跡檢測，通過分析空間矢量幾何關(guān)系辨識、分離出加工中心旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差。Zargarbashi S和Mayer J等^[3]基于加工中心運動誤差的敏感方向，使用球桿儀設(shè)計了 5種測量模式，推導出誤差模型來辨識擺動軸的5項運動誤差，但未測量出轉(zhuǎn)角定位誤差。Zhu等^[4]利用球桿儀徑向、切向及軸向3種測量模式測量出旋轉(zhuǎn)軸6項幾何誤差，并在PM20型龍門式雙刀擺五軸CNC加工中心上驗證了該方法的可行性。北京航空航天大學的劉飛^[5]通過分析回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時幾何誤差對測量儀器的影響，可辨識出旋轉(zhuǎn)軸運動中5個自由度方向上的幾何誤差，剩余一項軸向旋轉(zhuǎn)角誤差由激光干涉儀旋轉(zhuǎn)軸測量組件測得。浙江大學的何振亞等™采用球桿儀的切線測量路徑，通過分解出移動軸圓弧運動時產(chǎn)生的誤差對切線方向的影響分量，再用此分量修正切線測量結(jié)果，來辨識轉(zhuǎn)角定位誤差，但是該法不能求出旋轉(zhuǎn)軸其余五項幾何誤差。

在使用球桿儀測量旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差的過程中，往往由于移動軸的聯(lián)動，使得辨識的誤差結(jié)果中耦合了移動軸幾何誤差，為了精確辨識出旋轉(zhuǎn)軸誤差，提出一種基于球桿儀實際位姿的旋轉(zhuǎn)軸誤差辨識方法。以QLM27100-5X型五軸龍門加工中心的回轉(zhuǎn)臺為測量對象，采用球桿儀X向,Y向和Z向組合的測量方法，再基于多體運動學理論建立球桿儀兩端球心的實際位置坐標，并依此推導出包括移動軸誤差在內(nèi)的回轉(zhuǎn)臺誤差辨識公式，以辨識回轉(zhuǎn)臺的6項幾何誤差。

1加工中心回轉(zhuǎn)臺幾何誤差辨識方法

1.1回轉(zhuǎn)臺幾何誤差參數(shù)

由于裝配誤差、形狀誤差、溫度、力變形、摩擦和潤滑等因素的影響，加工中心旋轉(zhuǎn)軸在運動過程中會偏離理想路線而產(chǎn)生位置偏差，分別為沿x,y，z向的3項位移誤差以及繞向的3項轉(zhuǎn)角誤差。

以QLM27100-5X型五軸聯(lián)動龍門加工中心為實驗對象，該加工中心為刀具擺動與工作合旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)（即CFXYZA型），其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

加工中心回轉(zhuǎn)臺（又稱為C軸）旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生6項幾何誤差，回轉(zhuǎn)臺幾何誤差如圖2所示。圖2中，汐，0分別表示位移誤差及轉(zhuǎn)角誤差，其中下標表示運動軸，上標表示誤差的方向，例如坭表示C鈾的沿y方向的位移誤差。