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“s”形加工樣件的復合CNC加工中心幾何誤差逆向追蹤
閱讀：455 發布時間：2020-8-11伯特利數控 加工中心 鉆攻中心
前言：
目前，在加工中心精度檢驗與驗收中，不僅要用雙頻激光干涉儀檢測加工中心各運動軸的定位精度，還要求加工中心加工標準樣件達到規定的精度要求。目前較為廣泛使用的標準樣件有“s”形零件、“錐臺體”零件和“圓形一菱形一方形”零件，這些樣件都需要用到加工中心多軸聯動的功能，因此這些樣件的加工缺陷也是加工中心多個誤差因素綜合作用的結果。加工中心的誤差源眾多，以本文研究的復合CNC加工中心為例，每個運動軸都有6項運動誤差，共30項運動誤差，且兩軸之間還存在不垂直度誤差，因此共有37項誤差參數。如何在眾多的誤差影響因素中，通過檢測加工樣件來逆向追蹤尋找引起加工缺陷的主要影響因素是一個非常有理論意義和實用價值的研究課題。對于不可直接測量的誤差源，一般首先用伩器測量出與所要辨識的誤差成分相關聯的中間量，然后通過精確、有效的誤差辨識數學模型估計出影響加工精度的誤差成分，因此誤差辨識要求測量出的中間量具有對誤差原因的可溯性。美國的勞倫斯利物莫國家實驗室、普渡大學和國家*等，日本的京都大學、防衛大學和九州大學等，英國的國家物理實驗所、克蘭菲爾德大學和曼徹斯特大學等以及其他一些國家和地區對新型檢測儀器研制和誤差溯源理論研究都相繼作了有力度的投入，并取得了卓有成效的研究成果[U2]。HONG[3]等從標準試棒-微位移傳感器-編碼器法檢測出發成功地溯源到各個單項運動誤差。KIM等[4]采用白光干涉測頭設計了超精密三維測量系統。JUNGn等用接觸式測頭對加工中心各坐標方向進行在線測量。GAO等[6]用光電自準直儀檢測主軸偏角誤差，用電容位移測頭測出了主軸軸向跳動誤差，用直尺和電容位移測頭結合檢測出了導軌直線度誤差。GAO等[7]利用便攜式主導軸和電容測頭對納米級的主軸徑向和軸向跳動誤差進行了檢測。一些學者[8_11]利用激光干涉儀根據精密球的反射對加工中心各項部件誤差進行檢測，用聚光鏡對激光光速進行集中，后根據檢測誤差結果利用軟件進行了誤差補償，這種方法使高精度加工費用降低。按照一定的加工條件對工件表面進行加工，再通過直接檢測工件表面的形貌特征來追溯誤差，這種表面評價方法可以快捷并得到令人滿意的溯源結果。對于加工工件的檢測，用的比較多的是輪廓儀和干涉儀[12-14]。
本文根據“S”形樣件曲面數學模型，將曲面上各個點沿曲面法線方向投影，逆向推導“S”形樣件缺陷曲面對應復合CNC加工中心刀具中心的實際位置，求解實際加工曲面到加工中心的映射關系。基于多體系統誤差分析理論來建立復合CNC加工中心加工缺陷生成模型，利用刀具中心位置點和刀具方向矢量疊加的方法從加工中心角度來求解曲面上任意位置點的表達式，進而推導曲面上各個加工點對應誤差的表達式。基于復合加工中心實際加工的“S”形加工樣件，
建立影響曲面精度的誤差參數敏感度和影響分析模型，提出關鍵誤差參數逆向追蹤分析方法，計算各項參數產生的誤差占總體誤差的比例，從而實現關鍵誤差參數的辨識，查找對加工缺陷影響較大的誤差參數。