[发明专利]一种五轴数控机床通用的旋转轴几何误差辨识方法

权利要求书

1.一种五轴数控机床通用的旋转轴几何误差辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据五轴数控机床类型，利用五轴数控机床的跟踪功能，确定三个球杆仪测量模式；

步骤2、根据数控机床几何误差模型，利用球杆仪敏感向量，获得球杆仪读数与旋转轴几何误差之间的关系，即球杆仪读数模型；

步骤3、根据球杆仪读数模型和球杆仪测量模式，结合旋转轴几何误差项的性质，考虑平动轴几何误差项，得到机床旋转轴几何误差项表达式；

步骤4、根据机床旋转轴几何误差项表达式和相应的球杆仪测量模式，选择合适的安装参数，根据机床跟踪功能运行机床，得到相应的球杆仪读数；

步骤5、输入五轴数控机床三个平动轴几何误差项，根据机床旋转轴几何误差项表达式和球杆仪读数，辨识得到五轴数控机床两个旋转轴的16项几何误差。

2.根据权利要求1所述的五轴数控机床通用的旋转轴几何误差辨识方法，其特征在于，所述步骤1中确定三个球杆仪测量模式，包括步骤：

步骤1.1、确定五轴数控机床两个旋转轴种类，为确保球杆仪测量时球杆仪相对于测量的旋转轴静止，利用机床的跟踪功能，确定测量旋转轴时同步运动的机床轴，即确定同步运动轴；

步骤1.2、根据五轴数控机床旋转轴种类和相应的同步运动轴，确定球杆仪测量模式，分别为：

模式一中，工件球在旋转轴坐标系下坐标为[0,M,L]，刀具球的坐标为[R,M,L]，球杆仪敏感方向为旋转轴坐标系x正方向；

模式二中，工件球在旋转轴坐标系下坐标为[0,0,L]，刀具球的坐标为[0,R,L]，球杆仪敏感方向为旋转轴坐标系y正方向；

模式三中，工件球在旋转轴坐标系下坐标为[0,0,L]，刀具球的坐标为[0,0,L+R]，球杆仪敏感方向为旋转轴坐标系z正方向；

其中R为球杆仪长度，L为球杆仪工件球到旋转轴坐标系原点z向距离，M为球杆仪工件球到旋转轴坐标系原点y向距离。

3.根据权利要求2所述的五轴数控机床通用的旋转轴几何误差辨识方法，其特征在于，所述步骤2中，五轴数控机床几何误差模型需转化为在测量的旋转轴坐标系下表示的五轴数控机床几何误差模型，其球杆仪敏感向量为齐次向量；根据转化后的五轴数控机床几何误差模型与球杆仪敏感向量得到球杆仪读数模型。

4.根据权利要求2所述的五轴数控机床通用的旋转轴几何误差辨识方法，其特征在于，所述步骤3中确定机床旋转轴几何误差项表达式时，包括步骤：

步骤3.1、根据模式一中球杆仪读数模型，确定各个旋转轴需要辨识的几何误差项，根据几何误差项的几何性质，选择模式一的三组参数，并利用相应的球杆仪读数来得到所述几何误差项的表达式；所述的三组参数为：L=L₁，M=0，R=R；L=L₂，M=0，R=R；以及L=L₁，M≠0，R=R；其中L₁≠L₂；

步骤3.2、根据模式二中球杆仪读数模型，确定各个旋转轴需要辨识的几何误差项，根据几何误差项的几何性质，选择模式二的两组参数，并利用相应的球杆仪读数来得到所述几何误差项的表达式；所述的这两组参数为：L=L₁，R=R；和L=L₂，R=R；其中L₁≠L₂；

步骤3.3、根据模式三中球杆仪读数模型，确定各个旋转轴需要辨识的几何误差项，根据几何误差项的几何性质，选择模式三的一组参数，并利用相应的球杆仪读数来得到所述几何误差项的表达式；所述的这组参数为：L=L₁，R=R。