[发明专利]一种堆栈式工作台的误差补偿控制方法

摘要

本发明公开了一种堆栈式工作台的误差补偿控制方法，应用于机床误差补偿技术领域，包括分析堆栈式工作台Y轴导轨偏摆角和俯仰角引起的加工点Y方向的阿贝误差并建立阿贝误差模型；分析堆栈式工作台的Y轴导轨角度误差对X轴导轨角度误差相关性和抵偿性的影响；建立X轴导轨角度误差和Y轴导轨角度误差共同作用下的加工点X方向的阿贝误差模型；应用上述模型对堆栈式工作台单向运动二维阿贝误差进行补偿控制。此种建模精度更高，更符合工作台的实际工作状态，为下一步的误差测量和误差补偿工作提供基础，从而有效提高机床的加工精度。

主权项

一种堆栈式工作台的误差补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、分析堆栈式工作台Y轴导轨偏摆角和俯仰角引起的加工点Y方向的阿贝误差并建立阿贝误差模型；步骤二、分析堆栈式工作台的Y轴导轨角度误差对X轴导轨角度误差相关性和抵偿性的影响；步骤三、建立X轴导轨角度误差和Y轴导轨角度误差共同作用下的加工点X方向的阿贝误差模型；步骤四、应用上述模型对堆栈式工作台单向运动二维阿贝误差进行补偿控制；所述Y轴导轨偏摆角引起的加工点Y方向上阿贝误差δpy的表达式为：δpy＝Axtanεyz  (1)式中Ax——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的测量点和工件加工点在X方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于Y轴导轨光栅尺所在的直线上；εyz——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的偏摆角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Z轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向；所述Y轴导轨俯仰角引起的加工点Y方向上阿贝误差δfy的表达式为：δfy＝Aztanεyx  (2)式中Az——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的测量点和工件加工点在Z方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于Y轴导轨光栅尺所在的直线上；εyx——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的俯仰角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引 起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕X轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向；所述Y轴导轨偏摆角和俯仰角共同引起的加工点Y方向上阿贝误差δy为δpy和δfy的矢量和，其表达式为：δy＝δpy+δfy＝Axtanεyz+Aztanεyx  (3)所述X轴导轨偏摆角εxz(x,y)为X轴导轨自身偏摆角εxz和Y轴导轨偏摆角εyz的矢量和，其表达式为：εxz(x,y)＝εxz+εyz  (4)式中εxz——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，X轴导轨的偏摆角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Z轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向；所述X轴导轨俯仰角εxy(x,y)为X轴导轨自身俯仰角εxy和Y轴导轨滚转角εyy的矢量和，其表达式为：εxy(x,y)＝εxy+εyy  (5)式中εxy——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，X轴导轨的俯仰角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Y轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向；εyy——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的滚转角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Y轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向；所述X轴导轨偏摆角引起的加工点X方向上阿贝误差δpx的表达式为：δpx＝Bytanεxz(x,y)＝Bytan(εxz+εyz)  (6)式中By——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，X轴导轨的测量点和工件加工点在Y方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于X轴导轨光栅尺所在的直线上；所述X轴导轨俯仰角引起的加工点X方向上阿贝误差δfx的表达式为：δfx＝Bztanεxy(x,y)＝Bztan(εxy+εyy)  (7)式中Bz——工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，X轴导轨的测量点和工件加工点在Z方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于X轴导轨光栅尺所在的直线上；所述X轴导轨偏摆角和俯仰角共同引起的加工点X方向上阿贝误差δx为δpx和δfx的矢量和，其表达式为：δx＝δpx+δfx＝Bytan(εxz+εyz)+Bztan(εxy+εyy)  (8)。