[发明专利]多轴机床线性轴滚动角误差产生的刀具矢量误差补偿方法

说明书

本发明提供了一种多轴机床线性轴滚动角误差产生的刀具矢量误差补偿方法，包括以下步骤：获取产生滚动角误差的线性轴的滚动误差角度；根据线性轴的滚动误差角度计算线性轴滚动角产生的相关运动轴方向的误差分量；将线性轴滚动角产生的相关运动轴方向的误差分量补偿到相应各个轴上。本发明提供的这种多轴机床线性轴滚动角误差产生的刀具矢量误差补偿方法，将搭载了旋转轴的线性轴空间误差进行再细分，将旋转轴轴心线到线性轴轴线距离产生的滚动角误差分量给其他线性轴，对旋转轴轴心线到刀尖距离和两个旋转轴的实时位置关系进行处理，将这部分的误差拆分到相关运动轴中，最终不光能保证刀尖的正确位置，还能保证刀具侧刃的空间矢量角度。

技术领域

本发明涉及数控机床加工的误差补偿技术领域，尤其涉及一种多轴机床线性轴滚动角误差产生的刀具矢量误差补偿方法。

背景技术

结构复杂的五轴机床空间误差有40多项，不论是传统的指示器工具检验方法还是先进的六维激光跟踪仪测量，最终都需要将处理后的补偿数据录入到数控系统中，从而实现对机床空间误差的修正。

现有的空间误差补偿方法是基于线性轴基础误差组合而成的，其中每个单项误差的补偿都是根据其误差在直角坐标系中关联轴的误差分量拆分到对应的线性轴误差补偿模块中，系统将对应逻辑轴的插补指令与其合成并输出到目标进给轴中，实现对机床空间误差的定位补偿。

但是多轴机床加工过程中大多是用刀具侧刃对叶片等复杂曲面进行加工，属于线接触的切削，而非三轴机床加工曲面时的点接触切削。所以对刀具矢量误差有着非常高的要求。

而现有的空间误差补偿中的3项角度误差(俯仰角、偏摆角、滚动角)也都是将误差测量辨识后，拆分到对应的线性轴中，通过位移补偿来实现的。这种补偿方法的残余误差相对较小，在中小型三轴机床中非常实用，但是多轴机床移动轴累跌后的刚性较弱，基础轴的角度误差会被放大，导致末端轴的姿态无法补偿。而大型机床的空间尺度较大，残余误差甚至能达到0.1mm，现在都是通过装配工人在用户现场组装机床时检验-拆卸-刮研-组装-再检验，反复多次才能保证其误差控制在合格范围内，其精度完全靠刮研工的技术水平保证。

而常用的空间误差补偿是以6个自由度为基础的空间误差补偿，只适用于3轴以下或多轴(五轴)以上的静态空间误差补偿。比如X轴滚动角误差，使用德国某系统只能将其拆分为ΔY、ΔZ这两个直线轴的补偿分量来实现，最终保证刀尖点的空间位置正确性。而多轴机床搭载了旋转轴后，刀具的方向不再是一成不变的了，它会随着旋转轴的角度发生变化，而且多轴机床在加工叶片类零件时大多会使用到刀具的侧刃，这样一来，搭载旋转轴的直线轴滚动角误差就会对刀具的实际空间矢量角度产生影响，而这类误差随着刀尖点到旋转轴轴心的距离增大而被放大的。所以一般的大型多轴机床加工的叶片空间尺寸误差很难控制在0.1mm以下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轴机床线性轴滚动角误差产生的刀具矢量误差补偿方法，旨在用于提高多轴机床旋转轴矢量控制精度，提高多轴数控机床的加工精度。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种多轴机床线性轴滚动角误差产生的刀具矢量误差补偿方法，包括以下步骤：

获取产生滚动角误差的线性轴的滚动误差角度；

根据线性轴的滚动误差角度计算线性轴滚动角产生的相关运动轴方向的误差分量；

将线性轴滚动角产生的相关运动轴方向的误差分量补偿到相应各个轴上。

进一步地，所述根据线性轴的滚动误差角度计算线性轴滚动角产生的相关运动轴方向的误差分量具体包括：

根据旋转轴轴心线到线性轴滚动角轴线的距离以及线性轴的滚动误差角度计算其他线性轴方向的误差分量；

根据刀尖点到旋转轴轴心线的距离、线性轴的滚动误差角度以及各旋转轴的当前坐标角度计算各旋转轴方向的误差分量。