[发明专利]一种数控机床几何误差建模方法

摘要

本发明公开了一种数控机床几何误差建模方法，属于数控机床加工技术领域。包括步骤根据机床结构和类型建立机床拓扑结构和开环运动链；根据不同直角坐标系之间的微分运动变换关系建立坐标系之间微分运动矩阵与齐次变换矩阵的转换关系；依次建立机床刀具相对于各个运动轴的齐次变换矩阵；建立各个运动轴相对于刀具的微分运动矩阵；建立各个运动轴的六维几何误差向量；计算各个运动轴几何误差对刀具精度的影响；相加得到刀具的综合误差向量；根据刀具相对于工作台的齐次运动矩阵将刀具综合误差向量转换为机床综合几何误差矩阵，从而得到机床刀具位置误差和姿态误差。主要用于获得各个运动轴误差对机床精度的影响，提高加工精度。

主权项

一种数控机床几何误差建模方法，包括如下步骤：步骤1、根据数控机床结构和类型建立数控机床拓扑结构和开环运动链；步骤2、根据不同直角坐标系之间的微分运动变换关系建立两个坐标系之间的微分运动矩阵与齐次变换矩阵的转换关系；步骤3、根据多体系统理论和各个运动轴到刀具的局部运动链依次建立数控机床刀具相对于各个运动轴的齐次变换矩阵：步骤4、由齐次变换矩阵建立各个运动轴相对于刀具坐标系的微分运动矩阵；步骤5、根据各个运动轴几何误差项性质，建立各个运动轴的六维几何误差向量；具体方法为：步骤5.1、根据各个运动轴在运动链中的位置和其基本几何误差项建立六维误差几何向量，当运动轴在开环运动链中处于工作台与床身之间时，误差向量为：Δm＝[‑δxm，‑δym，‑δzm，‑εxm，‑εym，‑εzm]T；当运动轴在床身与刀具之间时，误差向量为：Δm＝[δxm，δym，δzm，εxm，εym，εzm]T其中δnm表示运动轴m在n方向的线性误差，εmn表示运动轴m在n方向的转角误差，n分别为x、y、z；步骤5.2、根据运动轴垂直度误差和位置偏差的性质，将垂直度误差作为相应的转角误差的一部分，位置偏差作为相应的线性误差的一部分来完善各个运动轴的几何误差向量；步骤6、结合各个运动轴的微分运动矩阵计算各个运动轴几何误差对刀具精度的影响；步骤7、将各个运动轴几何误差对刀具精度的影响相加得到刀具在本身坐标系下的综合误差向量，表示为：Ett=Σm=wtΔmt]]>其中表示运动轴m的几何误差在刀具坐标系t上相应的误差向量，表示刀具在本身坐标系下的综合误差向量；步骤8、根据刀具相对于工作台的齐次运动矩阵将刀具综合误差向量转换为数控机床综合几何误差矩阵，从而得到数控机床刀具位置误差和姿态误差。