五轴数控机床回转轴的误差检测技术研究

针对多轴机床回转轴误差难于直接测量的问题,设计了一种利用球杆仪进行回转轴几何运动误差测量的方法,并推导了辨识公式.此检测模型可以得到回转轴6个运动误差中的5项,剩余一项可以利用激光干涉仪回转测量组件获得.这种检测模型可以避免利用标准芯棒进行间接测量而增加误差,解决了一部分回转轴由于无法安装标准棒而难于检测误差的问题,为多轴机床的回转轴几何运动误差测量提供了理论参考.     

打表法测量卧式三轴转台相交度的方法

在大型卧式三轴转台的底座上安装基准圆柱,采用打表法测量三轴相交度误差。将中环轴处于0°和180°水平状态,通过标准圆柱和千分表测量了内中相交度。通过外环轴处于0°、180°时,测量了内外相交度。外环轴处于90°、270°时,测量了中外相交度误差。最终实现了三轴相交度的测量,并对测试的不确定度进行了分析。     

全闭环数控回转轴定位精度研究

针对全闭环数控回转轴的关键检测元件—圆光栅的安装误差引起回转轴定位精度差的问题,基于圆光栅测量角度的工作原理,分析了圆光栅在安装时由于光栅定位端面的跳动误差对莫尔条纹的影响规律,推导出了相应的数学关系,建立了回转轴定位误差与光栅定位端面的跳动误差之间的数学模型.数值仿真表明当圆光栅出现端面定位安装误差后,回转轴回转一周,输出的莫尔条纹光强变化经历了一个周期,近似为一正弦曲线.针对上述理论分析,在加工中心回转轴C轴上进行了实验研究,结果表明,通过调整圆光栅端面的跳动误差从原来的70 μm到16 μm,利用高精密单频激光干涉仪对回转轴的定位误差进行了检测,两次测量的定位误差曲线均为正弦曲线,且回转轴的定位精度提高了3倍.研究结果表明,减小圆光栅定位端面的轴向跳动误差可有效提高回转轴的定位精度.     

小型三轴转台相交度的测试方法

为了测量小型三轴转台的相交度误差,在内环轴两端各安装十字靶标,并用经纬仪观测对准靶标的水平角,然后根据水平角以及经纬仪至外环轴线的距离计算三轴相交度误差。首先,在考虑转台的相应垂直度、相交度误差的基础上,建立相应坐标系,用齐次变换法得出靶标中心点在基准坐标系下的坐标,据此设计相交度的测试方法,即将三轴台三轴转至几个特殊角位置,用经纬仪对准两靶标并记录水平角;根据靶标中心点在基准坐标系下的坐标计算出三轴相交度误差;最后对相交度测试进行误差分析。     

切点跟踪磨削法加工误差分析

采用切点跟踪磨削法磨削曲轴连杆颈时,曲轴回转轴(c轴)与砂轮进给轴(x轴)的联动误差、曲轴在磨削力的作用下沿磨削点法向的弹性位移、砂轮实际半径与砂轮理论计算半径的差值、砂轮中心与曲轴回转中心的安装高度误差、磨削力对曲轴回转中心的力矩随曲轴转角的变化等因素,都会对磨削加工后的连杆颈产生尺寸误差和圆度误差。通过数字仿真和试验,分析了上述因素对加工误差的影响程度及变化规律,并提出了相应的误差补偿模型。     

基于多体系统理论的五轴转台误差建模与分析

五轴转台误差对半实物仿真精度具有直接影响。分析五轴转台误差及对半实物仿真的影响机理,提出五轴转台误差的评价参数。基于五轴转台的拓扑结构,采用特征矩阵描述转台误差传递,建立了五轴转台误差模型。基于所建立的模型分析了误差对评价参数的影响,结果表明指向误差主要受垂直度、倾角回转误差及转角的影响;位置误差受各误差的综合影响,其中相交度和位移回转误差影响最大;目标误差受相交度和同轴度影响较显著。误差模型和分析结果可用于转台设计误差分配和半实物仿真系统误差分析。     

五轴数控机床工作台的几何误差测量

针对回转轴误差的定义,最终确立以基于最小二乘圆法,对回转工作台几何误差的测量方案.并以HS664RT五轴联动立式加工中心作为研究实例,完成数控回转工作台的几何误差测量实验.用Matlab建立了求解标准球安装误差的算法,并对回转工作台几何误差进行了辨识建模.     

基于Run MyScreens的西门子数控系统五轴回转中心自动测量功能开发

为了精确及快速测量出五轴数控加工中心回转轴零点的位置,分析了A轴及C轴回转中心的计算及测量方法,结合西门子数控系统平台,以G996RT五轴数控加工中心为例,应用Run MyScreens进行机床用户自定义人机交互界面的开发,设计出回转轴回转中心自动测量的功能,实现了机床回转轴中心位置变化的快速校正,提高了零件的加工尺寸精度。经验证,此方法切实可行,具有一定的实用价值。     

转位三步法矩阵算法

根据实际测量工况,研究一种适合圆度误差在位检测的转位三步法矩阵算法。详细研究该算法的推导过程及回转误差分离原理,给出完整的数学公式;工件轮廓一阶谐波分量的分离以及回转误差分离后工件圆轮廓重构等问题,最后应用C语言和matlab软件对矩阵算法的回转误差分离效果进行仿真分析;搭建实验台验证算法在实际使用中的可行性与正确性。实验分析表明:通过转位三步法的矩阵算法可以实现圆度误差与回转轴误差的分离,得到高精度的工件圆轮廓,提高圆度误差测量精度。此算法具有较高的使用价值。     

光电系统检测回转误差的实验研究

回转误差运动的光电检测系统基于摄影测量学原理.利用CCD图像传感器跟踪目标标靶特征点的运动轨迹,直接获得回转轴的回转运动,避免了现有传统方法必须通过误差分离间接得到回转误差的过程.标靶特征点位置的提取直接影响整个系统的测量精度,因此针对高精度和高稳定性的要求提出了选用十字丝作为合作标志.系统软件部分基于MATLAB 7.0开发,主要对标靶选取实验对比分析以及十字丝特征点不同的提取方案探讨,模拟实验证明:直线拟合交点法具有较高的定位精度和良好的稳定性,可达到3.28μm的精度.