The invention discloses a method for detecting position-independent errors of double rotating axes of five-axis NC machine tools. The method is characterized by identifying position-independent geometric errors (PIGEs) of B-axis and C-axis of swing axes in five-axis NC machine tools by using a spherical rod tester as an experimental device, and putting forward a new measuring trajectory to solve the problem of synthesizing speed and coordinated motion of B-axis and C-axis of swing axes. The asynchronism between the acquisition speeds of the spherical rod instrument and the homogeneous transformation matrix in rigid body kinematics are combined to establish a simulation model. The simulation model is combined with the experiment to realize the identification and measurement of position-independent geometric errors of the double rotating axes of the five-axis NC machine tool. The method of the invention can detect position-independent geometric errors of the double rotating axes of the five-axis NC machine tool quickly and effectively with high accuracy. Good practicability.
【技术实现步骤摘要】
一种关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法
本专利技术属于数控机床检测
，特别涉及一种关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法。技术背景五轴数控机床广泛用于加工复杂几何特征的零件，它具有提高表面光洁度、提高材料的去除率等优点。而多数加工条件下都是依靠机床的双回转轴，使刀具相对于工件进行加工时发生定向变化，因此在生成刀具路径时比传统的三轴加工具有更大的灵活性。但是摆动轴B轴和旋转轴C轴在加工时引入了更多的几何误差元素，造成被加工零件出现瑕疵和缺陷。研究摆动轴B轴和旋转轴C轴的固有误差对于控制五轴数控机床精度至关重要，目前出现了球杆仪，激光干涉仪以及R-test等测量装置。由于球杆仪操作便捷，耗时少等特点被广泛采用。但是如何解决摆动轴B轴和旋转轴C轴协调运动时的合成速度与球杆仪捕获速度之间的异步性，利用球杆仪准确识别双回转轴与位置无关的几何误差，因此提出一种可以快速而且简易地检测五轴数控机床双回转轴位置无关误差的方法尤为重要。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提出一种关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法，利用球杆仪对摆动...
【技术保护点】
1.一种关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据五轴数控机床的具体结构以及摆动轴B轴和旋转轴C轴的位置，搭建实验测量装置。步骤2、结合实验装置，提出测量五轴数控机床摆动轴B轴和旋转轴C轴的8项与位置无关几何误差的轨迹。步骤3、解决摆动轴B轴和旋转轴C轴协调运动时的合成速度与球杆仪捕获速度之间的异步性步骤4、结合机床多体运动系统理论与齐次坐标变换进行误差辨识。
【技术特征摘要】
1.一种关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据五轴数控机床的具体结构以及摆动轴B轴和旋转轴C轴的位置，搭建实验测量装置。步骤2、结合实验装置，提出测量五轴数控机床摆动轴B轴和旋转轴C轴的8项与位置无关几何误差的轨迹。步骤3、解决摆动轴B轴和旋转轴C轴协调运动时的合成速度与球杆仪捕获速度之间的异步性步骤4、结合机床多体运动系统理论与齐次坐标变换进行误差辨识。2.根据权利要求1所述的关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法，其特征在于，在步骤1当中，依据五轴数控机床的结构和摆动轴B轴和旋转轴C轴的类型，搭建实验装置，例如球杆仪的位置和工具杯的校准，包括步骤：步骤1.1、设定测量的坐标系，Z轴与机床的原始Z轴重合，测量坐标系的X轴和Y轴平行于机床X轴和Y轴的运动方向。步骤1.2、旋转轴C轴工具杯安装在旋转台顶部的夹具上，测量坐标系的XOY平面在旋转台上被抬起，设定摆动轴B轴与原点之间的距离O-XYZ的尺寸为400mm，使用触摸探头将主轴工具杯到摆动轴B轴的中心调整为400mm，同时位于旋转台上的工件工具杯距离旋转轴C轴中心400mm，球杆仪使用加长杆进行扩展，将其标称长度转换为400mm，并对实验工具进行校准。3.根据权利要求书1所述的关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法，其特征在于，所述步骤2中，结合实验装置，提出测量五轴数控机床摆动轴B轴和旋转轴C轴的8项与位置无关几何误差的轨迹，包括步骤：步骤2.1、测量路径中首先使球杆仪的轴与O-XYZ的Y轴对齐，球杆仪的一端设置在O-XYZ的原点，另一端设置在距离Y轴的位置400mm处。摆动轴B轴和旋转轴C轴分别从0°旋转到-90°和90°到0°。步骤2.2、主轴和旋转台中两个工具杯之间的距离不是恒定的，会导致球杆仪从磁性中心座上掉下来，因此摆动轴B轴和旋转轴C轴的协调运动应保证球杆仪两基座的距离保持恒定为400mm。步骤2.3、将测量轨迹投影到XOY平面，以获得摆动轴B轴和旋转轴C轴的旋转角度之间的关系：根据毕达格拉斯定理：在XOY平面根据余弦定律：由测量装置RB＝RC＝LDBB＝400mm，公式(1)和公式(2)，可以得到旋转角度之间的关系：4.根据权利要求书1所述的关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法，其特征在于所述步骤3中，解决摆动轴B轴和旋转轴C轴协调运动时的合成速度与球杆仪捕获速度之间的异步性，包括步骤：步骤3.1、摆动轴B轴和旋转轴C轴分别从0°旋转到-90°和90°旋转到0°，摆动轴B轴以恒定速度旋转，步长为0.1°对应的旋转轴C轴角的位置可以给出为：并且B轴和C轴的角度位置是：步骤3...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓耕，贾经纬，王量，姚思涵，王浩，李晨阳，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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