大型龙门机床的直线度误差建模及误差补偿-哈尔滨工业大学学报.pdf

第４７卷　 第７期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４７ Ｎｏ７ 　 　 ２０ １５年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ． ２０１５ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１５．０７．００４ 大型龙门机床的直线度误差建模及误差补偿 冯文龙，沈牧文，姚晓栋，杨建国 （上海交通大学 机械与动力工程学院，２００２４０ 上海） 摘　 要：为减小大型龙门数控机床空间直线度误差，提高国产数控机床加工精度，提出基于Ｂ样条曲线的空间直线度误 差模型及其补偿方法。 使用激光干涉仪分别检测三轴龙门数控机床６个方向的直线度误差，应用Ｂ样条方法建立空间 直线度误差数学模型． 利用数控系统外部机械原点偏移功能，应用自主研发的误差实时补偿系统并依据基于Ｂ样条曲 线的空间直线度误差数学模型，实现对大型龙门数控机床的空间直线度误差补偿． 采用两轴联动补偿切削导轨面的方法 进行试验，并与多项式模型和斜线插补模型进行对比，结果表明：Ｂ样条模型补偿后的导轨直线度最优，检测的导轨各方 向直线度误差均减小９０％以上，显著提高了大型龙门数控机床加工精度． 关键词：大型龙门数控机床；直线度误差分析；Ｂ样条曲线建模；空间直线度误差模型；误差补偿 － － － 中图分类号：ＴＨ１６１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１５）０７ ００３１ ０６ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｏｒ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｌａｒｇｅ ＣＮＣ ｇａｎｔｒｙ ｔｙｐｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ ａｎｄ ｅｒｒｏｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ＦＥＮＧ Ｗｅｎｌｏｎｇ，ＳＨＥＮ Ｍｕｗｅｎ，ＹＡＯ Ｘｉａｏｄｏｎｇ，ＹＡＮＧＪｉａｎｇｕｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００２４０ Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓｅｒｒｏｒｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ，ａｓｐａｔｉａｌｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｒｒｏｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｉｓｂａｓｅｄ ｏｎ Ｂ⁃Ｓｐｌｉｎｅ ｃｕｒｖｅｓ ｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ａ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｉｘ ｓｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｒｒｏｒｓ ｂｙ ｌａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ａ ｓｐａｃｅ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｒｒｏｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ Ｂ⁃Ｓｐｌｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｕｔｉｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｏｒｉｇｉｎ ｏｆｆｓｅｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆａｎｕｃ ｔｏ ｉｍｐｕｔｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｄａｔａ － ｉｎｔｏ ＣＮＣ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｏｌａ