[发明专利]一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法

权利要求书

1.一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：测量工作空间指定点处X、Y、Z方向刀具与工件末端相对热误差；

步骤二：基于多体理论建立各轴单项热误差与末端热误差映射模型；

步骤三：将各轴单项热误差用多项式表示，基于热误差映射模型建立各轴单项热误差系数辨识方程组；

步骤四：基于最小二乘法求解各轴单项热误差系数。

2.根据权利要求1所述的一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法，其特征在于：所述步骤一中，测量工作空间指定点处X、Y、Z方向刀具与工件末端相对热误差采用一种机床空间热误差的测量装置，包括位移检测组件和测量组件；所述位移检测组件包括固定在主轴X、Y、Z方向三个位移传感器，且保持两两正交；所述测量组件包括固定在工作台上各测点处铟钢块；所述步骤一中，测量工作空间指定点处X、Y、Z方向刀具与工件末端相对热误差的具体步骤为：

步骤1-1：在冷机状态下，所述X、Y、Z方向位移传感器通过检测每个所述标准铟钢块的X、Y、Z方向三个面的距离来确定预设测点相对基准原点的位置信号；

步骤1-2：机床稳定运行一段时间，所述位移传感器再次检测每个所述标准铟钢块的预设测点相对基准原点的位置信号；

步骤1-3：计算两次测量数据的差值，得到各预设测点处X、Y、Z方向的热误差。

3.根据权利要求1所述的一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法，其特征在于：所述步骤二的具体步骤为：

步骤2-1：根据机床的实际结构建立机床的机构拓扑图；

步骤2-2：采用低序体阵列描述机床各部件之间的拓扑结构；

步骤2-3：采用齐次变化矩阵描述各部件之间的几何特征，再根据平移和旋转齐次变换特征矩阵建立机床相邻部件之间的理想特征矩阵和误差特征矩阵；

步骤2-4：根据刀尖点和工件加工点的理想位姿和实际位姿得出机床热误差；

步骤2-5：采用各轴单项热误差作为变量建立热误差映射模型。

4.根据权利要求1所述的一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法，其特征在于：所述步骤三的具体步骤为：

步骤3-1：将各轴单项热误差用多项式表示；

步骤3-2：将多项式表示的各轴单项热误差带入机床热误差映射模型，得到以各轴单项热误差系数为变量的辨识方程组。

5.根据权利要求1所述的一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法，其特征在于：所述步骤四的具体步骤为：

步骤4-1：将所述步骤一所测空间测点数据带入步骤三所述辨识方程组建立以各轴单项热误差系数为变量的超静定辨识方程组；

步骤4-2：所述超静定辨识方程组可采用最小二乘法求解各轴单项热误差系数。