用刚体运动学推到的3轴立式加工中心机床误差模型和误差补偿程序

《用刚体运动学推到的3轴立式加工中心机床误差模型和误差补偿程序》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、用刚体运动学推到的3轴立式加工中心机床误差模型和误差补偿程序-------------------------------------A.C.Okafor*,YalcinM.Ertekin机械与宇航系，密苏工程和工程力学里大学罗拉分校，罗拉，美国1999年6月获得通过日期1999年9月9日，接受1999年11月12日--------------------------------------------------------------------------------------------摘要：体积定位精度在加工过程中的机床误差中占很

2、大一部分。为了提高机床精度的成本效益，机床几何误差以及热致误差都要进行表征和误差补偿的预测。本文介绍了加工中心（VMC）中，运动误差模型在垂直几何和热误差的发展。被调查的机床是辛辛那提米拉克龙公司带开放式控制器7503轴数控萨柏瑞立式加工中心。使用刚体运动学和小角逼近的误差，每3轴立式加工中心的模型是仿照使用齐次坐标变换。通过合成，如线性机器的参数误差定位误差，滚动，俯仰和偏航等，为在多轴机器体积误差的表达开发工具。所开发的数学模型，用于计算和预测的误差补偿工具工件界面所造成的误差适量。Ó2000Elsevier科学有限公司保留版权所有。关键

3、词：数控机床精度;热和几何误差，误差建模;误差预测与补偿-------------------------------------------------------------------------------------------------------1。介绍对加工零件尺寸精度取决于刀具相对于被加工部分定位精度。因此，用于生产的部分机床精度往往是获得最高的精度和零件质量的限制因素[1,5]。该机床精度的影响主要是由机械几何缺陷、偏差和磨损英气的几何误差和有非均匀的机械机构、热膨胀静态/动态负载诱发的误差所引起。结果就引起了刀具和工件

4、之间的相对误差。这些误差可以通过更好的设计和制造方法来改造机床结构得以改善。但是，由于物理限制，生产和设计技术完全不能提高准确性。因此，识别，定性和补偿这些误差来源是必要的提高机床精度的成本效益。体积误差的鉴定根据用来标识容量误差的方法可分为两种：直接工作空间识别方法和误差合成方法的替代办法。第一种方法通过使用已知的尺寸工件直接识别机器上三维机体积误差。本机使用的是触发式探头来测量物体。测量之间的差异与已知的长度来计算的体积误差。由于直接鉴定法和激光干涉仪测量技术进步的局限性，最近的研究集中在误差的合成方法。张[2]和Teeuwsen[3]曾

5、试图用三坐标测量机表示在允许的环境温度变化所引起的热误差和几何误差。登梅兹[4]已经制定了一个切削中心像主轴增长和丝杠热膨胀这样的几何误差和热误差综合误差引起的平面误差。库尔特奥卢[7]结合以前的工作，展示了关于机械零件更正的效率。其结果的准确性提供了超过70％的增幅。达菲[8]和牟[9]用运动学建模具机补偿误差。通过进行了广泛的研究，得出一个体积误差模型的大部分工作集中在车削中心和坐标测量机。本研究提出一个总体积误差模型，该模型使用了同质矩阵变换的推导轴幻灯片综合了这两个几何和热的误差。所建立的数学模型将被用来计算和预测的误差补偿工具工件界

6、面所造成的体积误差向量。2、机床误差概述有三个误差是确定机床机床精度的主要误差来源。它们是：（1）几何误差引起的误差，（2）热引起的误差，以及（3）负载诱发的误差。对这些类型的误差的直接结果是在误差的尺寸和几何制作的部分。2.1、由于几何不准确误差几何误差视为机床的误差，在冷启动的条件下存在。机床的机械结构不完善和偏差的机床元素导致这种误差。他们都由于部件磨损逐渐改变。几何误差导致了机床移动时在垂直度和平行度方面的误差。它们表现在工件上的位移和方向误差。2.1.1、3轴立式加工中心的21项几何误差分量误差分量数线性定位误差（尺寸误差）3直线度

7、误差6角误差9正交（方形）误差的机轴3共21件误差组件一个原理图的六个立式加工中心的X轴架系统误差分量图1中给出。甲所使用的符号摘要如下：OXYZ参考坐标系O1X1Y1Z1运输坐标系X预期的方向运动前（x）的旋转误差对X轴（卷）安永（x）的旋转误差对Y轴（间距）宰（X）的Z轴（偏航转动误差）dx的（x）的平移（规模）沿X轴误差镝（x）的平移（水平直线度）误差沿Y轴DZ型（x）的平移（垂直直线度）误差沿Z轴间接来说，使用下列符号约定：e代表角误差的议案。一认股书代表了对旋转轴的议案，在括号内的字母表示预期的运动方向；积极的旋转是由'右手规则的界

8、定;d表示翻译误差的议案。随着之间的误差，这些轴的方向误差轴（如方形和平行）被称为参数化的误差。2.2、热变形引起的误差引起这些热变形的热源有环境温度的变化，从驱动