五轴数控机床运动精度诊断评述.pdf

2013年 11月 机床与液压 NOV．2013 第41卷 第21期 MACHINE TOOL HYDRAULICS Vo1．41No．21 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．21．041 五轴数控机床的运动精度诊断评述 蔡晓华，杜正春 (上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240) 摘要 ：数控机床的运动精度可以直接影响被加工件的几何精度，针对双回转轴式五轴机床的精度检测已逐渐成为国内 外的研究热点和难点。归类并评述了各种典型的数控机床的运动精度检测方法和特点，包括几何精度单项检测、联动精度 检测和机床切削精度检验，其中的大部分检测方法既适用于三轴机床，也能用于五轴机床的直线轴检测。结合五轴机床的 回转轴系的精度检测研究成果 ，提出了相应的对策，即蒙特卡罗仿真一检测调整一空问轨迹检测的研究步骤 ，并对今后的 研究趋势做了进一步展望。 关键词：五轴机床；精度检测；运动误差 ‘ 中图分类号：TG161 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2013)21—149—4 ErrorM otionDiagnosisandReview for5-axisM achineTool CAIXiaohua ，DU Zhengchun (SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China) Abstract：MotionerrorsofNCmachinetoolshavebiginfluenceonthegeometricaccuracyofworkpiece．Errormappingof5-axis machinetoo]with2rotaryxaesbecomeshotspotaswellasdifficultyinresearch．TypicalcalibrationmethodsforNCmachinetoolswere classifiedandreviewed，includinggeometricmeasurement，kinematicmeasurementandcuttingtest，mostofwhichcanbeusedon both3-xaisand5-axismachinetoo1．Accordingtothecurrentresearchofaccuracymeasurementofmachinetoolwithtiltingrotaryta— ble，ascenarioof3steps：Monte—Carlosimulation，xaismeasurementandadjustment，trajectorymeasurement，wasproposed．Per- speetiveofrfuturereserachWas alsogiven． Keywords：5-axismachinetool；Accuracymeasurement；Motionerror 五轴数控机床按其拓扑结构可分为3类：主轴回 精调后依次完成，不允许调整一项检测一项。例如， 转式、工作台回转式、混合式。联动加工不仅提高了 首先测量直线轴 的定位误差，然后测量其水平直 切削效率，而且能够加工复杂的型面。高速切削时， 线度，接着测量其竖直直线度 ，·然后测量 l，轴和 z 数控机床的 (复杂)运动的空间误差直接影响着被 轴的相关误差项。依据测量基准的不同，单项误差检 加工对象的几何精度。能否确切地掌握该误差，既是 测方法可以分为3类…： (1)基于量规或量尺的测 进行在线补偿的必需，又直接关系到能否精确地追溯 量方法，常用测量仪器有金属平尺、角规、千分表 机床各传动部件的精度异常源或故障源。五轴机床的