数控机床体积定位精度的测量与补偿
文章作者：台翰机械 发布时间： 浏览次数：1839次
摘要：
提出了一种利用激光多普勒位移测量仪测量数控机床体积误差的激光矢量测量方法。该方法可以方便、快速地检测机床的体积定位精度，包括3个定位误差、6个直线度误差和3个垂直度误差。同时根据实测体积定位误差数据生成误差补偿码，用于补偿体积定位误差，大大提高数控机床的加工精度。
数控机床的体积定位精度包括线性位移误差、线性误差、垂直误差、角偏差和刚度误差，这些都决定了数控机床的精度性能。对于现代数控机床，在误差可重复可测的假设下[1,2]，软件补偿可以极大地提高机床的精度性能。该方法的高性价比是提高机床精度的好方法。
由于数控机床运动复杂，数控机床的误差比较复杂。以三轴加工中心为例，有21个误差元素，如图1所示。目前采用的测量方法很多，大部分是用激光测量的。传统的方法对于完成机床体积定位精度的测量是非常复杂和耗时的。由于这些原因，许多国际标准机构推荐了一种测量身体对角线的方法。所谓体对角线，是指在空间矩形坐标系下机床工作台的三个进给方向上，长方体的对角线被Zui大行程所包围。国际标准组织推荐这种方法的主要原因是体对角线的测量对各种误差元素非常敏感。然而，这种方法的一个致命缺陷是它不能获得足够的信息来分离测量过程中的误差元素。
详细测量方法：激光多步矢量法
1.传统的体对角线测量
体对角测量法由于其快速检测而被广泛推荐。该方法与激光线性位移测量方法基本相同。唯一的区别是，身体对角线测量法沿着对角线方向移动激光束的方向，而线性位移测量则沿坐标轴方向移动激光束的方向。具体操作如下:首先对激光束方向进行标定，使其与物体的对角线方向平行。反射器通过磁座安装在主轴上，然后可以通过移动主轴来测量。机器有四条身体对角线，可以先从任何身体对角线测量。例如，从左下a沿对角线到右上g，从a的左下角开始，沿对角线移动主轴，到达主体对角线上的新点。此时，可以测量位移误差。假设的位移沿着体对角线是R主轴,测量误差是位移的位移误差博士R .位移误差可以衡量继续移动直到主轴主轴移动到另一个对角线的角度,g。其他三个对角线也测量。上述测量的每个位置的定位精度实际上取决于三个轴的定位精度，通常受机床几何精度的影响。应该说，体对角线测量是一种很好的测量方法，但它不能识别误差源，当然不能用来补偿机床。
2.矢量测量法
矢量测量与传统体对角测量的区别在于矢量法采用多步测量，如图3所示。对角线的起始点(Xs,Ys,Zs)和结束点(Xe,Ye,Ze)必须在多步对角线测量之前定义。由此可见，机床的工作空间为(xx-xs) * (ye-ys) * (Ze-Zs)。假设各轴上测点个数为n，各增量点均为3n，各轴增量分别为Dx、Dy、Dz，其中包括:
Dx=(Xe-Xs)/n (1)
Dy=(Ye-Ys)/n (2)
Dz=(Ze-Zs)/n (3)
3.激光矢量测量
对于刚运动，从A点到B点的运动可以用6个自由度来描述。线性定位误差为1，线性度误差为2，角位移误差为3。为了便于分析，在刚体上选择一个点PA(通常是刀尖或检测器检测点)。PA是坐标的原点，从点PA沿x轴移动到新点B。在理想情况下，没有误差，点PB (B)应该是新坐标系的原点。
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