[发明专利]双摆头龙门机床C轴误差参数辨识方法

权利要求书

1.双摆头龙门机床C轴误差参数辨识方法，其特征在于：实现该方法的球杆仪是由两个球，一个可伸长和两个磁力碗座杆组成；两个球分别为工件球和刀具球；两个精密磁力碗座，一个磁力碗座连接在机床工作台上，另一个连接在机床主轴或主轴箱上；伸长杆由传感其测量得到实际数值；

首先运用多体理论建立工件球和刀具球位置关系；其次通过参数化建模，推导出球杆仪杆长增量与C轴几何误差参数线性模型；然后根据给定的五种测量路径来获取不同转角下杆长增量；最后通过最小二乘法来计算出C轴5项几何误差参数(δ_x(c),δ_y(c),δ_z(c),ε_x(c),ε_y(c))；其中δ_x(c),δ_y(c),δ_z(c)为C轴在X,Y,Z方向线性误差；ε_x(c),ε_y(c)为C轴在绕X和Y方向的角度误差；c为C轴的转角；

工件球的位置和刀具球的初始位置坐标分别为M＝(x_m,y_m,z_m,0)，Q₀＝(x₀,y₀,z₀,0)；刀具球的理想位置坐标Q_i表示为

工具球的实际位置坐标Q_a表示为

因此，根据公式1和公式2获得工具球的空间误差△E

ΔE＝[Δx Δy Δz 1]＝Q_a-Q_i (3)

实际杆长和理想杆长分别计算如下

双球杆的球杆长度增量表示为

通过忽略高阶项，等式(5)作为

为了定量分析几何误差对杆长增量的贡献，杆长增量

ΔL＝k*Ge (8)

其中k＝[k₁,k₂,k₃,k₄,k₅,k₆],Ge＝[δ_x(c),δ_y(c),δ_z(c),ε_x(c),ε_y(c),ε_z(c)]

根据公式(3)-(7)，计算系数k

通过旋转轴校准装置，直接检测C轴角度定位误差，在使用双球杆进行测试时，杆长等于杆的初始长度；因此，根据公式(5)推导出

从公式(10)看出，关于参数c的多项式是恒等式；因此，

-2x₀x_mcos(c)-2y₀y_mcos(c)-2x₀y_msin(c)+2y₀x_msin(c)＝const (11)

a和b的常数分别表示为

根据公式11和公式12计算为

k₆＝x_my₀cos(c)-x₀y_mcos(c)+x₀x_msin(c)+y₀y_msin(c)＝0 (14)

根据公式(8)中确定的杆长增量和C轴几何误差参数之间的线性关系，需要五组方程来确定C轴的几何误差参数；杆长的增量△L在不同的轨迹上测量表示为

ΔL＝[ΔL₁ ΔL₂ ΔL₃ ΔL₄ ΔL₅]^T (15)

因此，根据公式(8)中给出的杆长增量和C轴几何误差参数之间的线性关系，识别C轴的5项几何误差参数。