虚拟轴数控机床工作精度检验方法探讨
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技术综合
摘要:目前适用于新型并联机构机床工作精度检验的试切法尚处于探索阶段。文章分析了传统数控机床工作精度检验标准,根据虚拟轴数控机床与传统数控机床的本质区别,拟订了新型变轴数控机床定姿态工作精度检验方案,并对变姿态工作精度检验提出建议,供相关研究参考。
加工中心)是机床家族的新成员,它抛弃了传统的固定导轨刀具导向方式,采用了六自由度并联机构(Stewart 平台)为其结构主体,因而理论上可以加工任意复杂曲面零件(如叶轮、模具等)。另外,这种新型机床各伸缩杆的运动效果耦合,具有精度高的潜在优势。
1 传统数控机床工作精度的检验
2 虚拟轴数控机床工作精度检验方案的制订
机床机构模型图
- 制定方案的理论依据
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虚拟轴数控机床的机构模型如图所示,其误差表达式为
L
i=li·ai-li·oo1-li·(RBi)-li·(RBi) 式中
L
i为各伸缩杆的杆长矢量,其对应的误差为Li;li=Li/Li:ai为静平台铰链点绝对误差:oo1为动、静坐标系原点间距离误差:R为任意时刻动、静坐标系间姿态变换矩阵,当动平台姿态不变时,R=E(单位矩阵),R为R对应的误差:Bi是动平台铰链点相对坐标,Bi为其对应的误差。 -
从上式可知,由于虚拟轴数控机床刀具位姿误差与伸缩杆长度误差存在非线性映射关系,小尺寸试件的精度不能准确反映大尺寸工作空间的工作精度,因而需选择与机床工作空间范围尺寸相当的试件进行切削,以评价其工作精度。
- 虚拟轴数控机床工作精度的检验
- 定姿态工作精度检验
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虚拟轴数控机床做定姿态运动时,描述动平台位姿的变量中只有三个位置变量随刀具轨迹变化,而姿态角始终不变。表2为虚拟轴数控机床在工作空间Ø300mm×300mm 时定姿态工作精度检验方案。
- 变姿态工作精度检验
- 虚拟轴数控机床做变姿态运动时,动平台姿态角随刀具轨迹连续变化。这使得机床工作空间范围同定姿态时相比大大改变,并且姿态角变化越大,机床可达工作空间越小。随之而来的问题是:用试切法进行机床变姿态工作精度检验时,如何确定试切工件的尺寸以及检测手段。文献JB/T 17421.2-2000《机床检验通则——第2部分:数控轴线定位精度和重复定位精度的确定》特别制订了供货方/制造厂和用户之间就传统数控机床精度检验的协商要点。笔者建议,根据其原则,由有关各方协商拟订变轴数控机床变姿态工作精度检验条款,作为此类机床工作精度检验的部分内容。
- 虚拟轴数控机床工作精度的检验
3 结束语
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