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多轴数控加工中心空间几何误差识别与检测 杨拴强1，2 ，沈振辉2( 1． 福州大学 机械工程及自动化学院 多轴数控加工中心空间几何误差识别与检测 杨拴强1，2 ，沈振辉2 ( 1． 福州大学 机械工程及自动化学院 福建 福州 350108; 2． 福建江夏学院 工程学院 福建 福州 350108) 摘 要: 分析了国内外误差参数识别的方法，介绍了分步对角线法识别和检测数控机床空间几 何误差的过程和步骤，通过改进的分步对角线法，全面识别空间 几 何 误 差 的 21 项 误 差 元 素。 为后续机床误差补偿提供理论依据。 关键词: 空间几何误差; 误差识别; 分步体对角线法 中图分类号: TG659 文献标志码: B 文章编号: 1671-5276( 2014) 06-0033-03 Space Geometric Error Identification and Detection of Multi-axis Machining Center Yang Shuan-qiang1，2 ，Shen Zhen-hui2 ( 1． College of Mechanical Engineering and Automation; Fuzhou University，Fuzhou 350108，China; 2． Department of Engineering，Fujian Jiangxia University，Fuzhou 350108，China) Abstract: Base on he analysis of the error parameter identification method at home and abroad，The testing process and procedure of the diagonal method for the nc machine tool space geometric error detection is presented in detail． The diagonal method of frac- tional steps is used to identify the 21 items of the space geometric errors． The theoretical basis is provided for future machine tool er- ror compensation． Keywords: space geometric error; error identification; diagonal method fo fractional steps ? z ?为角度误差; εxy 、εyz 、εzx 为垂直度误差。在上述误差元 素参数中，下标表示误差的方向，括号内的字母 表 示 运 动 轴的方向。 0 引言 数控机床空间几何误差模型建立以后，几何误差建模 参数辨识的准确性对空间定位误差的影响极大，不准确的 误差参数使其误差模型计算结果背离实际误差值，可能使 定位误差补偿后不但没有 减 小，反 而 增 大。建 立 一 套 准 确、可靠、方便实用的辨识方法是实现高精度空间 误 差 补 偿的关键［1］。 在数控加工中心误差辨识是一项复杂而费时的工作， 国内外许多学者开展了多方面的研究，开发出了不少的误 差辨识方法，22 线 法［2］、15 线 法［3］、14 线 法［4］、9 线 法［5］ 等，它们各有特色，为进行误差辨识提供了多种选择; 但是 这些方法在测量时需特殊的测量元件，也比较复杂、耗时。 为了 便于机床空间位置精度的快速检 定，国 际 标 准 IS0230—6 推荐了一种沿着体对角线进行数控机床精度检 验的方法［6］。但 是，这种方法无法获得 足够的信息进行 误差元素的分离，不能成为获取误差补偿信息的方法。为 给误差补偿提供更充分的信息，本文将分步对角线法引入 平面，完全辨识全部的误差参数。 数控机床的空间几何误差包括直线度误差、直线定位 误差、垂直度误差、转角误差等，这些误差对机床精度的影 响起决定因素。以三轴加工中心 为 例，共 有 21 项 几 何 误 1 体对角线法误差辨识的基本原理 体对角线法即空间体对角线测量法是近 几 年 开 发 出 的数控加工中心三个直线轴误差辨识方法，通过进一步改 进后的建模方法简便、通用; 建模时，消除了不确定假设条 件; 采用改进的空间体对角线测量法，可以改善 数 控 机 床 误差参数的辨识精度，提高测量效率。针对 txyz 形式的数 控加工中心进行了详细的分析。 图 1 为加工中心的一条体对角线，且沿 xyz 三个坐标 轴的正方向，定义为 ppp，其他三条