[发明专利]一种弧面凸轮加工专用机床误差建模与分析方法

说明书

本发明公开了一种弧面凸轮加工专用机床误差建模与分析方法，属于弧面凸轮加工误差评定技术领域。该方法基于多体系统理论建立了弧面凸轮廓面的相关误差模型，通过数学软件进行计算及分析，得到了弧面凸轮加工机床误差对凸轮廓面误差的研究规律。包括推导弧面凸轮加工专用机床误差传递矩阵；建立凸轮廓面理论模型和含加工误差的数学模型；建立凸轮廓面误差敏感度系数方程；根据模型及数学软件对加工机床误差对弧面凸轮廓面影响规律进行分析。本发明对弧面凸轮的加工误差进行了研究，为加工误差的分析提供了方法及依据，计算准确度高、适用范围广、可移植性高，是一种准确、高效的建模分析方法。

技术领域

本发明设计属于弧面凸轮误差评定技术领域。具体为对弧面凸轮加工专用机床的误差对弧面凸轮廓面的影响规律建模及分析方法。

背景技术

随着智能制造、柔性制造的推进，高档数控加工中心的应用及改进越来越重要。自动换刀装置(ATC)是加工中心的重要功能部件，而ATC的工作性能很大一部分取决于弧面凸轮的加工精度。当前凸轮加工误差控制主要通过对加工结果进行分析，从而对加工参数进行反馈调整，提高加工精度。由于该方法需要经过大量实验，周期较长且成本较高，并无法准确预测给定参数下的弧面凸轮廓面误差。

因此，急需一种能够对凸轮专用加工机床误差对凸轮廓面影响进行建模分析的方法，从而降低加工成本，提高凸轮精度。对弧面凸轮的误差指标体系进行补充。

为此，本发明提出弧面凸轮加工专用机床的误差建模与分析方法就有急切的实际意义。

发明内容

(1)推导专用加工机床误差传递矩阵

弧面凸轮在加工过程中不可避免地会产生加工误差。加工误差主要是由数控机床加工过程中，机床运动轴的运动误差和工件的装夹定位误差造成的。因此，研究数控机床加工过程对弧面凸轮廓面误差的影响，建立含误差的弧面凸轮廓面方程，可以为制定弧面凸轮廓面误差检测方案以及加工误差溯源提供理论依据。

基于多体系统理论对专用机床误差进行分析，根据运动体间的运动特征建立实际情况下典型体及相邻低序体的运动误差模型，得到多体系统中相邻体之间的相对位置关系坐标系变换关系。从而得到对于弧面凸轮上一点P，在各个误差坐标系下的变换矩阵。其误差传递矩阵计算公式为：

[S_NM]＝[S_NM]_p[S_NM]_pe[S_NM]_s[S_NM]_se

式中[S_NM]——表示A_m体到A_n体的特征变换矩阵；

[S_NM]_p——表示A_m体的位置特征变换矩阵，即其运动参考坐标系C_P到A_n体坐标系C_n的特征变换矩阵，为了建模和计算的简单，一般情况下，把A_n体的体坐标系直接作为A_m体的运动参考坐标系，那么[S_NM]_p即为单位矩阵；

[S_NM]_pe——表示A_m体位置误差参考坐标系的特征变换矩阵；

[S_NM]_s——表示A_m体的运动特征变换矩，即其体坐标系C_m到其运动参考坐标系C_p的特征变换矩阵；

[S_NM]_se——表示为A_m体运动误差参考坐标系的特征变换矩阵。