[发明专利]一种多轴数控机床转台几何误差六位置辨识方法

权利要求书

1.一种多轴数控机床转台几何误差六位置辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据机床结构和转台位置，确定球杆仪在转台坐标系上的六个安装位置；

步骤2、结合各个安装位置处球杆仪测量方向以及转台几何误差对机床精度影响模型，建立各个位置处球杆仪读数与转台几何误差之间的关系；

步骤3、根据各个安装位置处球杆仪两个测量球在转台坐标系下的详细坐标和具体的测量方向齐次向量建立转台的六个集成误差表达式；

步骤4、根据转台垂直度误差和位置偏差的性质，从六个集成误差中分离得到转台十项几何误差的辨识公式；

步骤5、根据转台几何误差对机床精度影响模型和各个位置球杆仪测量方向建立球杆仪两个测量球安装误差对各个位置处球杆仪读数影响模型；

步骤6、依次在各个安装位置处安装球杆仪，然后转动转台得到各个安装位置处转台在不同转角处的球杆仪读数；

步骤7、根据球杆仪安装误差对球杆仪读数影响模型对球杆仪读数进行拟合，消除安装误差影响得到剔除安装误差后的球杆仪数据；

步骤8、根据球杆仪测量球的具体坐标和剔除安装误差后的球杆仪数据，利用十项几何误差辨识公式计算得到转台所有的几何误差。

2.根据权利要求1所述的多轴数控机床转台几何误差六位置辨识方法，其特征在于，所述步骤1中，根据机床结构和转台位置，确定球杆仪六个安装位置，包括步骤：

步骤1.1、根据机床结构和转台位置建立转台坐标系：在转台转角为零时，Z轴与转台旋转轴线重合，X轴和Y轴分别与机床的X进给轴和Y进给轴平行；

步骤1.2、确定球杆仪在转台坐标系下的六个安装位置，即球杆仪两个测量球的位置坐标，具体如下:

安装位置1处球杆仪与转台连接的测量球坐标为[R,0,0]，与主轴连接的测量球坐标为[0,0,0]；安装位置2处球杆仪与转台连接的测量球坐标为[R,0,L]，与主轴连接的测量球坐标为[0,0,L]；安装位置3处球杆仪与转台连接的测量球坐标为[0,R,0]，与主轴连接的测量球坐标为[0,0,0]；安装位置4处球杆仪与转台连接的测量球坐标为[0,R,L]，与主轴连接的测量球坐标为[0,0,L]；安装位置5处球杆仪与转台连接的测量球坐标为[0,0,0]，与主轴连接的测量球坐标为[0,0,R]；安装位置6处球杆仪与转台连接的测量球坐标为[0,0,0]，与主轴连接的测量球坐标为[0,R,0]；其中R为球杆仪的公称长度，L为z向坐标值。

3.根据权利要求1所述的多轴数控机床转台几何误差六位置辨识方法，其特征在于，所述步骤2中，结合球杆仪测量方向以及转台几何误差对机床精度影响模型，建立球杆仪读数与转台几何误差之间的关系，包括步骤：

步骤2.1、确定球杆仪测量方向，球杆仪测量方向为在转台坐标系下，与转台连接的测量球指向与主轴连接的测量球的单位向量；

步骤2.2、根据机床几何误差模型，得到转台几何误差对机床精度影响模型，然后结合各个位置处主轴连接的测量球的初始坐标得到该测量球相对于转台的齐次坐标P_s；

步骤2.3、根据球杆仪测量方向，得到球杆仪读数与转台几何误差关系为：ΔR＝ΔR·V^TV＝V^T·(P_s-P_c)-R

其中ΔR表示球杆仪读数，P_c表示与转台连接的测量球坐标，V＝[v_x,v_y,v_z,0]^T表示球杆仪测量方向的齐次向量，V^T为V的转置矩阵。

4.根据权利要求3所述的多轴数控机床转台几何误差六位置辨识方法，其特征在于，步骤2.2中，求解主轴连接的测量球在转台坐标系下的坐标时忽略线性轴误差。

5.根据权利要求1所述的多轴数控机床转台几何误差六位置辨识方法，其特征在于，所述步骤3中，在安装位置6处，转台转动角度为0°和360°时，相应的集成误差为0，而转台转动角度为90°，180°，270°时，相应的集成误差根据前后相邻位置点的误差值进行插值得到。