[发明专利]一种基于空间网格补偿方式的数控机床空间误差建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及机床加工技术领域，具体涉及一种可对数控机床误差进行全面有效补偿的基于空间网格补偿方式的机床空间误差建模方法。

背景技术

现代机械制造技术正朝着高效、高质、高精度、高集成和高智能方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向，并成为提高国际竞争能力的关键技术。

由于在机床的各种误差源中，热误差以及几何误差占70％以上，故减少这两项误差对于提高机床的整体精度具有十分重要意义。

目前，提高机床精度的方法主要分为误差避免法和误差补偿法。前者主要靠通过机床的制造、安装等方法来保证，且经济上的代价是巨大的；后者主要通过人为的造成一种新的误差来抵消原始误差，从而达到提高精度的目的，因此，误差补偿法是一种经济有效的方法。

然而，一个三轴机床每个轴有6项误差，包括3项直线度误差和3项转角误差，3个轴就有18项误差，另外每两个轴之间有1项垂直度误差，这样共有3项垂直度误差，如此总共有21项空间误差。这21项误差相互关联与影响，给误差建模与补偿带来了不便。

目前，绝大多数误差补偿采取分开的办法进行，如对21项误差，分成三个轴单独进行，对每个轴的定位误差、直线度误差又分别独立处理，这样处理的结果是补好了某一项误差，却又可能增大了另一项新的误差。因此，数控机床的误差补偿应该从空间的角度，综合系统的建模补偿。此外，绝大多数的补偿将几何误差和热误差分开进行，由于机床误差的复杂性，如定位误差等实质上既是几何误差(与机床坐标位置有关)又是热误差(与机床温度有关)，一般将这些误差作为几何误差进行补偿，但实际上，这些误差在不同的温度下是变化的，故对这种既是几何误差又是热误差的复合误差(严格说机床上的误差都和温度有关)要进行几何误差和热误差的综合建模和动态补偿，目前尚无有效的几何误差和热误差的综合建模和动态补偿方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可对数控机床误差进行全面有效补偿的基于空间网格补偿方式的机床空间误差建模方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种基于空间网格补偿方式的数控机床空间误差建模方法,其特征在于：主要包括以下步骤：

第一步，根据机床类型，基于多体系统理论，运用齐次坐标变换方法，建立三轴数控机床空间误差的通用模型，将每一方向的误差表示为21项几何误差和位置坐标的组合函数，即：