[发明专利]一种基于AxiSet的五轴机床测量方法

权利要求书

1.一种基于AxiSet的五轴机床测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立五轴机床的运动学模型和误差模型，确定五轴机床的四项结构误差， 即，两个旋转轴轴向误差以及与两个旋转轴相关的刀具坐标系到旋转轴的位置 偏移误差；

确定测量：将AxiSet^TMCheck-up组件安装在数控机床上，通过触发式测头 标定标准球的球心；

根据机床误差模型，计算五轴机床的四项结构误差；

将计算出的四项结构误差代入到运动学模型中，对运动学模型进行修正， 从而实现对五轴机床的误差补偿。

2.根据权利要求1所述的一种基于AxiSet的五轴机床测量方法，其特征在 于，当五轴机床为工作台旋转型机床时，所述运动学模型为：

^wA_t＝Trans(L_ws2)Rot(N_s2,-φ_s2)Trans(L_s2s1)Rot(N_s1,-φ_s1)Trans(X₀,Y₀,Z₀)(1)

其中，^wA_t表示刀具到工件的位姿变换矩阵，L_ws2表示工件坐标系到N_s2轴距 离偏移矢量，L_s2s1表示两旋转轴之间的距离偏移矢量，Rot(N_s2,-φ_s2)表示工作台绕 N_s2轴旋转φ_s2角度的齐次矩阵，Rot(N_s1,-φ_s1)表示工作台绕N_s1轴旋转φ_s1角度的齐 次矩阵，Trans(X₀,Y₀,Z₀)表示向工件坐标系平移矢量为L＝[X₀,Y₀,Z₀]'的齐次矩阵；

当五轴机床为混合型机床时，所述运动学模型为：

^wA_t＝Trans(L_ws1)Rot(N_s1,-φ_s1)Trans(X₀,Y₀,Z₀)Rot(N_s2,φ_s2)Trans(L_s2t)(2)

其中，各字母所代表含义和式(1)相同；

当五轴机床为刀具旋转型机床时，所述运动学模型为：

^wA_t＝Trans(X₀,Y₀,Z₀)Rot(N_s1,φ_s1)Trans(L_s1s2)Rot(N_s2,φ_s2)Trans(L_s2t)(3)

其中，各字母所代表含义和式(1)相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于AxiSet的五轴机床测量方法，其特征在 于，所述确定测量方法为：

将AxiSet^TMCheck-up组件中的标准球和触发式测头分别固定在工作台和主 轴刀具卡座上；

使用触发式测头对标准球进行至少三次接触式采集，根据球面三点和球半 径确定标准球的球心位置；

驱动机床绕某一个轴转动，重复上述过程至少三次，得到三个球心位置；

根据采集到的三个球心位置确定标准球球心所在的平面，该平面的法向量 即为机床的旋转轴。

4.根据权利要求1所述的一种基于AxiSet的五轴机床测量方法，其特征在 于，所述计算五轴机床的四项结构误差的方法为：

Q1=Trans(Xi,Yi,Zi)Rot(Ns1,αi)Trans(Lsls2)Rot(Ns2,φs2)Trans(Ls2t)r1,i=1,2,3---(4)]]>

其中在单轴旋转的过程中，Trans(X_i,Y_i,Z_i)，Trans(Lsls2)Rot(Ns2,φs2)Trans(Ls2t)r1,]]>均固定不变，通过向量叉乘计算N_s1；同理，计算出N_s2；将(4)式取i＝1和i＝2 时两式相减，得

(R₁+R₂)^-1(P₁+P₂)＝R_s2r+R_s2L_s2t+L_s1s2(6)

(R₁+R_s1)^-1(P₁'+P₁)＝R₁'r+R₁'L_s2t+L_s1s2(7)

根据式(6)(7)计算出两个距离偏移矢量。