加工中心几何误差建模分析与误差补偿策略.pdf

加工中心几何误差建模分析与误差补偿策略穆塔里夫·阿赫迈德 1 赵大泉 2 郑力 2 ,新疆乌鲁木齐 830008;,北京 100084 摘要:运用齐次坐标变换原理和刚体假设,建立了加工中心从刀尖点到工作台的总体误差传递矩阵,推导出了通用的加工中心几何误差计算模型;用此模型对 TH6350卧式加工中心进行了几何误差计算,并对误差模型进行了校验和分析,提出了基于 PC机的加工中心误差补偿策略。关键词:加工中心;几何误差;建模;误差补偿中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1001-2265 (2002 )11-0007-03 pensationtacticofgeometricerrorsformachiningcenter MutellipAhmat ZHAODaquan ZHENGLi Abstract:Thecollectivityerrorstransferringmatrixfromknifepointtoworkbenchandtheuniversalgeometricerrorsmodelissetupfor machiningcenterbyapplyingthehomogeneouscoordinatetransformationprincipleandtherigid-bodyassumption,andthegeometricer2 ,thegeometricalerrorsmodelisverifiedandanalysised,2 pensationmethodbasedonPCisintroduced. Keywords:machiningcenter;geometricerrors;modeling;pensation 尺寸精度是决定数控机床加工精度的最重要因素[1,3,4]。影响机床最终加工件尺寸精度的误差源可以根据误差发生的阶段分为准备阶段的误差源和加工阶段误差源。准备阶段误差源的影响可以通过 NC程序的精心准备和使用各种软件工具(包括自动 NC代码生成软件,代码校验软件等)避免。而加工阶段的误差源主要受机床的切削过程和运动引起的机械和热载荷影响。根据产生误差的原因,可以将机床的误差源大致分为三类:几何误差、热误差和载荷误差。几何精度是影响尺寸精度的直接原因之一。如何最大限度的提高机床的几何精度是提高机床整体精度的关键问题之一。本研究在分析建模时,根据 TH6350卧式加工中心的具体结构,将其看成一个开环机构,运用机器人学中的齐次坐标变换原理和刚体假设对几何误差进行建模。在进行具体分析时,我们做了以下几个假设:机床部件全部是刚体;两个部件之间的角度误差相对于这个角度很小;只考虑误差方程的一阶项;只研究机床的静态误差;不考虑机床的直线度误差。 1齐次坐标变换在导出加工中心的几何误差模型之前,首先引出单一部件的齐次坐标变换。部件的简图和坐标系的定义如图 1所示。设部件的原位为坐标系[X 1Y 1Z 1],部件经移动和旋转到坐标系[X 3Y 3Z 3],这两个坐标系的齐次变换矩阵可以表示为[2 ]: T= cos βcos γ-cos βsin γ sin βα+ Δα cos αsin γ+sin αsin βcos γcos αcos