[发明专利]一种仿真分析机床空间误差对工件加工精度影响的方法

说明书

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种仿真分析机床空间误差对工件加工精度影响的方法。通过构建虚拟加工环境，并在虚拟加工环境中输入机床各运动轴的误差曲线，在仿真加工过程中实时计算刀尖点理论坐标，并根据机床各个运动轴的综合误差计算其修正坐标，统计分析各修正坐标与理论坐标的偏差极值，根据偏差极值对机床工件精度进行预判。本发明通过仿真分析即可判断机床空间误差能否满足工件加工精度要求，无需试切加工，有效缩短了产品的生产周期，减少了工件报废，节约了资源，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种仿真分析机床空间误差对工件加工精度影响的方法。

背景技术

机床在制造和装配过程中，由于零件制造误差和装配误差的存在，机床各个运动轴都会存在一些空间误差，如X、Y、Z轴的直线度，XY、YZ、XZ的垂直度等。这些误差互相叠加，使刀具在运动过程中的实际位置与理论位置存在偏差，最终降低工件的加工精度，如果空间误差较大还会导致工件报废。因此工件加工前需要预判机床是否能够满足工件加工精度的要求，但是由于机床空间误差的非线性以及机床运动的复杂性，尤其是多轴加工，仅通过理论分析或经验分析无法准确判断机床空间误差对最终工件加工精度的影响。目前的解决方案是对产品进行试切加工，然后检测产品精度是否满足要求，如果不满足精度要求对机床精度进行调整，然后再次试切，直到满足精度要求为止，这种方式一方面机床精度调整比较困难，对技术人员要求较高；另一方面对一些精度要求较高的工件，往往需要多次试切加工才能满足精度要求，不仅延长了产品的生产周期，而且造成了资源的浪费，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种仿真分析机床空间误差对工件加工精度影响的方法，可根据床空间误差实时计算刀尖点偏差，并定量分析加工过程中刀具的位置偏差，预先判断出机床空间误差能否满足工件加工精度要求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种仿真分析机床空间误差对工件加工精度影响的方法，通过在虚拟加工环境中输入机床各运动轴的误差曲线，在仿真加工过程中根据机床空间误差分析刀具位置偏差，根据偏差极值对机床工件精度进行预判，具体包括以下步骤：

A．在软件中映射虚拟机床模型，构建虚拟加工环境，并确定工件装夹位置P；

B．输入各运动轴的误差曲线，包括直线度、垂直度；

C．虚拟数控系统解析NC程序，驱动机床模型运动并实时计算刀尖点理论坐标，同时根据输入的各运动轴误差曲线计算出当前各个运动轴的误差值，包括直线度误差、垂直度误差等，综合考虑各个误差计算出运动轴的综合误差，迭加各个运动轴的综合误差，修正当前刀尖点理论坐标得到修正坐标；

D．统计整个仿真加工过程中的修正坐标与理论坐标的偏差极值E；

E．判断偏差极值E是否超出工件精度，若是，则判定为不能满足工件加工精度要求；若否，则判定为可以满足工件加工精度要求。

进一步地，上述一种仿真分析机床空间误差对工件加工精度影响的方法，对于步骤E中机床空间误差不能满足工件加工精度要求的情况，可采用调整工件装夹位置的方法进行优化，具体方法如下：

F1．调整虚拟加工环境中工件的装夹位置至位置P_i，其中i=1，2，3，……，N（N为设定上限）；

F2．虚拟数控系统重新驱动机床模型运动并实时计算刀尖点理论坐标，同时迭加各个运动轴的综合误差，修正当前刀尖点理论坐标得到修正坐标；

F3．统计仿真加工过程中的修正坐标与理论坐标的偏差极值，得到在位置P_i处装夹时的偏差极值E_i；

F4．判断偏差极值E_i是否超出工件精度，若是，则执行步骤F5；若否，则判定为工件装夹位置处于位置P_i时可满足工件加工精度要求；