数控刀具预调仪误差补偿技术的研究

作者:郭敬滨;赵英剑;张国雄 刊名:天津大学学报 上传者:汪洪芹

【摘要】误差补偿是一种提高机床与仪器工作精度的有效方法.本文根据数控刀具预调仪的结构特点,在刚体模型的基础上,建立了非刚性体数学模型并推导出误差补偿公式.最后,采用激光干涉仪测量轴向任意直线定位误差的方法对修正效果进行了验证

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(~ " 天津大学学报第32卷第4期1 999年7月 JOURNAL OF TIANJIN UNI'~ ERSITY Vo1.32 No.4 Jul 1999 数控 刀具预调仪误差补偿技术的研究 郭敬滨 赵英剑 张国雄 精密石 l 子工程学院) 6 摘 要 误 差补偿是一种提 高机床 与杖嚣工作精度的有效方法.本文根据数控刀具预调仪的 结构特点 .在 刚体模型的基础 上.建立了非刚性体教学模型并推导 出误差补偿公式.最后 ,采 用教光干涉杖测量轴向任 意直践定住误 差的方法时修 正效果进行 了验证 关键词 误差补偿 精度 数控 刚体模型 非刚体数学模型 分类号Ⅷ。 数拄机车 拄刀具 调 为了提 高数控机床 、加 工 中心 的加工精度及效 率 , 关 系式 ,当仪 器显 示 的位 置 坐标 值 为 X、Z 时 一由此 关 需要 对加 工刀具 的几何 尺寸 进行 预调整 和精 确测 量 , 以便在 加工过程 中用程序去控制 和调整刀具 的运 动轨 迹 .这样既保证工件 的加工精度 ,又避免 了用试 切法浪 费 工 时.国家“八五 ”规 划 中的 重点 科技 攻关 项 目,“刀 具预调测 量仪”就是用 于对数控 机床 、加工 中心 的刀具 进行使 用前的预调 测量 ,以获取 刀具 的半径 R(对应 仪 器 坐 标为 X)及 长度 L(对应 仪器 坐标 为 Z)准 确值 的 仪 器 .如图 1所示. 卜—— ——— j _∈ 三 图 1 刀具示意图 Fig 1 Schematic diagram of cutting tool 刀具预调 测量 仪或称对 刀仪具有二维 坐标 测量 系 统 ,其性能 的优 劣将直接影 响机 床 的精度 和工作效率 在 对刀仪 的系统误 差 中 ,其机 械系 统 的几何误 差 占总 误 差 的 80 左右 .对 这 部 分误 差采 用非 实 时方 法 修 正,可提 高对刀仪 的测 量精度 使仪器在原有 价值的基 础上再 增值 ,具有 较高的经济 价值. 对 于刀具 预调仪来 说 ,要 想直 接 测出 仪器 空间 内 各点的矢量误差 .工 作量十分 庞大.为 了简 化误差测 定 工作 ,首先将 仪器 简化 为一 定 的物理 模型.然后 ,由此 模型推 导出空 间点位 置误差 与仪 器机构误 差源 的精确 收稿 日期 1q98 04 12.修回日期 19§8 0g 04 * 国家 几五 科技攻差 资助项 目(85 71g 05 2gi04). * 1§50年生t男,硕士 讲师.Born In 1959tmale,master.Lecturer 系 式求出对应 的点位置误 差值 △ 、AZ.则经误差补 偿 后 得到精确位 置坐标值 为 X’、z ,其 中 X = X -—LAX Z = Z一 △Z 1 对刀仪机械系统误差补偿模型 在通 常情 况下 ,为了简化误差 补偿工作 ,将 机构简 化 为 刚体 模 型 在 刚体 模型 下 ,误 差是 一 元变 量 的 函 数.也 就是说 ,当仪 器沿 着某 一方 向运 动 时 ,其误 差 的 太 小 仅仅 与 移 动部 件 在这 一 方 向上 的 位置 不 同 而不 同 ,与其 它方 向无关 .例 如 ,对 图 2所示 结 构的 仪器来 说 ,当滑 架在 龙 门桥 上沿 X 方 向运 动 时 ,主轴上 P 点 处 的误差会 随着 X .的变化 而变化 ,而 与此时 的 y、z位 置无 关.尽管 龙 门桥 的横 梁在 滑 架 的 自重 作用 下会 发 生变形,但它是系统误差,它的影响与加工误差造

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