【技术实现步骤摘要】
一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法
本专利技术涉及一种垂直度误差辨识方法，具体涉及一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法。
技术介绍
龙门类数控机床具有加工行程长、龙门跨度大等优点，仅驱动刀具运动链而无需移动工件便可以实现复杂轨迹的数控加工，非常适合飞机大型零部件轮廓加工及制孔。然而，受到长行程、大跨度、高负载等因素作用，龙门机床主要支撑部件容易磨损、横梁易在重力作用下变形，从而导致机床各部件之间的位置关系发生变化，最终严重影响了机床加工精度。机床的垂直度误差一般比偏摆误差和俯仰误差大很多，且随机床运动轴行程的增加对空间定位误差的影响也越大，是影响加工精度最严重的误差源之一。在过去几十年，大量机床几何误差建模及测量方法的研究，都对垂直度误差变换矩阵的推导进行了简化，认为机床的垂直度误差是与平动轴位置无关的静态量，并通过大理石方尺等工具进行局部测量来评估机床在整个加工行程的垂直度误差。在机床加工精度要求较低时，这种局部测量和简化处理有助于提升误差检测和模型计算的效率，对误差辨识和补偿有重要的借鉴意义。然而，新一代飞机结构件制造精度要求越来越高，对龙门类数控机床加工精度提出了更为苛刻的要求，精确的误差建模与快速的辨识方法成为提升龙门机床加工精度的基础。现有技术中，专利CN106959667公开了一种机床平动轴垂直度误差建模方法，该方法旨在提高建模的精确度，未考虑大型龙门数控机床平动轴的轴间垂直度在不同位置时状态的差异性，并且不涉及具体应用；专利CN10553803公开了一种机床平动轴几何误...
【技术保护点】
1.一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、根据机床几何结构特点，建立包含垂直度误差的空间定位误差模型；/nS2、通过激光干涉仪测量机床三条联动轨迹线的定位误差；/nS3、通过测量不同组合的两轴联动轨迹定位精度构建辨识方程，并求解出机床的垂直度误差；/nS4、将垂直度误差沿运动轴方向的累积作用定义为悬垂度，以此对机床精度进行评价和补偿。/n
【技术特征摘要】
1.一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据机床几何结构特点，建立包含垂直度误差的空间定位误差模型；
S2、通过激光干涉仪测量机床三条联动轨迹线的定位误差；
S3、通过测量不同组合的两轴联动轨迹定位精度构建辨识方程，并求解出机床的垂直度误差；
S4、将垂直度误差沿运动轴方向的累积作用定义为悬垂度，以此对机床精度进行评价和补偿。
2.根据权利要求1所述的一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法，其特征在于，所述空间定位误差模型的建模方法包括：
将{O-XYZ}设定为机床X、Y、Z平动轴在理想状态组成的正交坐标系，{O-X′Y′Z′}设定为平动轴在实际状态下所组成的坐标系，其中X轴的实际位置与理想位置重合，Y、Z轴的实际位置与理想位置均不同；将θXY设定为实际状态下机床X轴与Y轴的夹角，θXZ设定为在实际状态下X轴与Z轴在垂直于理想Y轴平面内的夹角，θYZ设定为在实际状态下Y轴与Z轴在垂直于X轴平面内的夹角；则机床X、Y、Z轴在实际状态下相互间的垂直度误差可表示为：
sXY＝90°-θXY,sXZ＝90°-θXZ,sYZ＝90°-θYZ；
上述各项垂直度误差对应的齐次坐标表达为：
3.根据权利要求2所述的一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法，其特征在于，所述空间定位误差模型的建模方法包括：
建立相邻运动单元之间的运动学传递矩阵Mij(i＝0,1,2,j＝1,2,3)，设定刀尖点的初始位置为Pinitial＝[00–L1]，基于多体系统理论得出在输入参数作用下刀尖的理想空间位置向量Pideal如下：
当考虑机床平动轴之间的垂直度误差时，刀尖的实际空间位置向量Pactual为：
其中，分别为机床各进给轴理想运动矩阵，x,y,z分别为机床各进给轴的运动输入参数。
4.根据权利要求3所述的一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法，其特征在于，所述空间定位误差模型的建模方法包括：
对垂直度误差进行小角度假设，近似可得cosσ≈1、sinσ≈σ，可得刀尖点在垂直度误差作用下的空间定位误差为：
5.根据权利要求4所述的一种龙门数控机床平动轴垂直度误差辨识方法，其特征在于，所述空间定位误差模型的建模方法包括：
由于机床平动轴轴间垂直度误差随运动轴的位置不同而变化，即各项垂直度误差均为运动轴坐标位置的函数，定义表达为sXZ(zi)，sYZ(zi)，sXY(yi)，则刀尖点在不同坐标位置时对应的空间定位误差为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，徐强，胡金龙，郭瑞华，盛雷，陈鑫进，李勇，熊虎山，高峰峰，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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