综合评价转台加摆头式五轴数控机床的几何和伺服误差

目前，五轴数控机床已被广泛应用于航空航天、汽车、轮船及模具等行业复杂曲面零件的生产加工。五轴数控机床比三轴数控机床增加了两个旋转轴，其在加工灵活性、材料切除率和工件表面质量方面具有许多普通机床无法比拟的优点。由于许多复杂度高、精度要求高的零件的加工需要机床多轴联动来完成，机床各轴之间的动态误差成为影响复杂零件精度的重要原因，尤其在高速切削加工中，某些机床的动态误差甚至高达几百微米，因此需对机床的多轴联动误差进行检测。Mir等利用球杆仪模拟检测了五轴数控机床联合运动误差和连接误差。Zargarbashi和Mayer提出了一种基于球杆仪检测五轴数控机床运动误差的方法，可分别沿旋转轴轴线方向、径向方向和切向方向检测各轴的运动误差。W.T.Lei针对双转台式五轴数控机床，利用球杆仪通过设定特殊的测量路径对AC旋转轴的联动精度进行了测量。国内的张大卫等提出了一种立式高速精密五轴加工中心转动轴C轴误差元素的球杆仪检测方法。刘飞等设计了一种利用球杆仪进行回转轴几何运动误差测量的方法，解决了部分回转轴无法安装标准棒而难于检测误差的问题。上述误差检测方法均取得了一定效果，但未对影响机床精度的误差源进行识别，并对其影响程度进行定量或定性分析，不能为后续机床误差的补偿提供计算依据。

机床的误差主要受准静态误差和动态误差的影响，其中准静态误差主要由机床各组成部件的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差及热误差等误差引起；动态误差主要包括主轴运动误差、机床振动、伺服控制误差等。(https://www.xing528.com)

本章针对五轴数控机床精度综合评价分析的需要，提出了一种对机床几何误差和伺服误差进行综合评价的方法。首先通过对机床运动误差的分析，建立几何误差与伺服误差影响下的机床空间误差评价模型；其次利用球杆仪对高速五轴数控机床XYC轴联动圆度误差进行检测，计算机床的几何误差及各轴的伺服误差，并利用所建误差模型对机床空间误差进行预测，分析机床运动过程中几何误差和伺服动态误差对机床总误差的影响程度；最后通过球杆仪检测的圆轨迹图对分析结果进行验证。