五轴数控机床旋转轴几何误差测量和建模.pdf

第 2期 机 械 设 计 与制 造 2011年 2月 Machinery Design Manufacture l57 文章编号：1001—3997(2011)02—0157—02 五轴数控机床旋转轴几何误差测量与建模 付 璇 田怀文 朱绍维 (西南交通大学 机械工程学院，成都 610031) Geometricerrormeasurementandmodelingforfive-axisCNC machine ’ too1withrotaryaxes FU Xuan，TIAN Huai—wen，ZHU Shao—wei (SouthwestJiaotongUniversityMechanicalEngineering，Chengdu610031，China) 【摘 要】利用球杆仪对五轴数控机床旋转轴的几何误差进行了测量及建模。在测试中，五轴数控机 床采用两个平动轴和一个旋转轴 同步运动，球杆仪采用径向、切向和轴向三种测试路径，并在此基础上对 其进行几何误差建模。 关键词 ：五轴数控机床 ；球杆仪 ；旋转轴 ；几何误差建模 A【bstract】Byusingtheball—bar，itcarriesoutgeometricerrormeasurementandmodelingforfive—axis CNC machinetoolwithrotaryaxes．InthemecLsurement．twotranslational龇 esandonerotaryaxisraesimulta— neouslycontrolled，theball—barusesradial，tangentialandaxialthreekindsoftestpaths．Byanalyzingthetra： jectories，itcarriesonthegeometricerrormodeling． Keywords：Five-axisCNCmachinetool；Theball—bar；Rotaryaxis；Geometricerrormodeling 中图分类号 ：TH16 文献标识码 ：A 1引言 将引起误差 ，通过进一步分析可知，该类型机床在旋转轴运动时 一 产生了与之相关的12项几何误差，其中， 回转台做回转运动 般五坐标机床由三个平动轴和二个旋转轴构成。根据运动 时，产生沿 、y、z方向的位移误差△ 、△ 、和绕 、y、z轴的 轴配置的不同，五坐标机床的结构类型有很多种，按轴的分布 口呵 转角误差△ 、△ 、A7，如图2所示；当C轴作回转运动时，产 以分为三类：第一类是两个旋转轴都作用于主轴上(RR1TIT)；第二 类是主轴与工作台各具有一个旋转运动(R，rITR)；第三类是两个旋 生沿 、王，、z方向的位移误差△ Aye、Az和绕 、王，、z轴的转 角误差△ △ 、△ ，如图3所示。 转轴都作用于工作台上(n-IRR)。五轴数控机床相对于三轴而言有 更强大的生产力、适应性以及更好的性能，然而 由于其旋转轴运动 时引入了较三轴而言更多的几何误差，故使其加工精度往往达不到 理想的要求，而解决的关键就是对旋转轴误差进行补偿。 五轴数控机床旋转轴误差的检定一直是国内外学者研究的 热点和难点，有部分学者采用激光干涉仪、旋转坐标校准仪等专 用检定装置，但价格过于昂贵，基于价格低廉的球杆仪对旋转轴 引起的几何误差进行了测量方法与建模的研究l2_31。 2旋转轴几何误差描述