五轴数控机床的运动精度检测解析

五轴数控机床的精度检测方法分析摘要：本文首先对五轴数控机床的精度检测技术做了一个简要概括，然后介绍数控机床精度检测的必要性；指出数控机床常见的精度要求及传统检测方法，并介绍先进检测方法和检测仪器、工具，以及各个检测方法的关键词：五轴数控机床；精度检测machinetools,andthenintroduces:the.necessityof'CNC.machinetoolaccuracydetectionaccuracyrequirementsofCNCmachinetools,pointsoutthecommonandthetraditionaldetectionmethodandintroduceadvanceddetectionmethodanddetectioninstrumentcharacteristicsofeachdetectionmethod.Keywords:FiveaxisNCmachinetool;Precisiondetection五轴联动数控机床目前已大量用于航空制造等高端制造领及控制系统，五轴联动机床加工精度检测及优化一直是机械制造行业内研究的热点和难点，到其枝术指标预期使用性能和生产效率。投入生产的数控机床使用一段时间后，必2.数控机床精度检测技术研究现状件试切或试加工，然后再对所试切的工件进行精度检测。但这种方法的测量结果中包艺、刀具和材料等因素在内，虽然可以通过试件的加工精度间接反映出机床的精度，但不能精确地用于指导机床的研发和改进。而直接测量法如用微位移传感器测量装夹在主轴上的圆柱形基准棒或基准球，或者对装夹在工件台面上的基准量块或平尺直国标GB系列、美国机床制造商协会NMTBA。其中NAS979是美国国家航空航天局在二十世纪七十年代提出的通用切削试件，"NAS试件"是通过检测加工好的圆锥台试件的"面粗糖度、圆度、角度，尺寸”等精度指标来反映机床的动态加工精度。NAS试件已在三坐标数型图及检测点如图1.1所示。S试件模型图速分离机床的19项误差。该方法通过添加3个面上的6条对角线，可以实现分离出机床的21(2)两个旋转轴的检测表针接触方块表面时的表读数是否一致，误差多少(如图1);对于摆头类型的旋转轴，在主轴上装上检测用芯棒，用千分表指针接触芯棒来检测(如图2)(1)双转台结构的五轴铣床测定方法如下：先将C轴转台校正，使C轴转台平行于XY平面(方法略);再如图4所示，分别旋转B轴+90°和90°,测量两个方位下B轴转台侧面最高点的高度差。如果高差为零，则西公的间几何关系符合理想情况，如果高差不叫β、C轴的偏(2)转台和单摆头结构的五轴铣床图5为单摆头结构的示意图，图中标出了B轴的轴线和主轴的轴线，这两个轴线应该测定方法如下：先在主轴上装上检测用芯棒；校正B轴，使芯棒(主轴轴线)垂直于XY平面(方法略);再如图6中所示，分别旋转B轴+90°和-90°,测量两个方位下芯棒(3)双摆头结构的五轴铣床然后，测定C轴和主轴的偏心量，方法如下：如图8左边所示，在工作合上固定一个平面),再在主轴上装上检棒，将表座固定在检棒上(主轴上),表针接触圆柱形侧面，调了，将这时机床的X、Y坐标值同刚刚记录下来的坐标值比较，差值就是C轴轴线和主轴三五轴联动性能的检测(一)直线在一个平面上加工一条直线，加工时要求刀轴连续变化，图9中所示就是一种5轴加工56重新检测机床各项精度，特别是重新测定两旋转轴和主轴间的偏心关系是否正确。(二)平面变化的刀轴来加工，图10中所示为这些加工刀路。加工好以后，测量这个平面上不同段之(三)球形纬线螺旋加工的方法各加工一个直径相同的球形，加工刀路如图11所示。加工好之后，测4五轴数控机床的先进精度检测方法激光于涉仪测量直线运动轴的定位精度4.2球杆仪法属圆球和一个可伸缩连杆组成，在连杆中间镶嵌着用于检测位移的光栅尺，如图.所示&了8如图#所示，工作台上置有直径140mm,刻有高精度正交栅纹的平面光栅，主轴端装有读CNC.CNC.NCpmirgmCACcoMTetprigrim平面正交光栅法可以通过检测机床直线轴复合轨迹运动(直线轨迹和圆轨迹的组合)的轨迹误差，解算出数控机床的3个直线轴的21项运动误差。除了仪器价格较高这一点之外；限在平面上，无法评价五轴机床多轴联动(尤其是包含回转轴的联动)的空间精度。44R-test方法Rest测量装置由瑞士的SWEIKERT和WKNAPP在2004年发明[Cs7,专门针对五轴数控机床的误差测量。Rest装置由一个高精度的标准球(陶瓷或钢)和安装有3个(或者4个)9相对位置发生微小的偏移，空间3个方向的偏移量被传感器测得。将3个(或者4个)位移传致谢感谢教授对本工作的大力支持，在此表示感谢!