伯特利数控 加工中心 钻攻中心

前言：

五轴CNC加工中心相较于传统的三轴加工中心优势明显、应用广泛，但其结构复杂程度的增加也给加工精度的提高带来一定的困难，这主要在于增加的2个旋转轴的各项误差不仅直接影响刀具位置姿态，

而且使得误差补偿更为复杂^[1]。目前，对传统三轴加工中心的误差检测研究已经较为成熟，但是五轴CNC加工中心旋转轴的误差测量尚无统一标准，是国内外学者们研究的重点。

Yang S H等^[2]利用球杆仪配合半球形螺旋轨迹检测，通过分析空间矢量几何关系辨识、分离出加工中心旋转轴几何误差。Zargarbashi S和Mayer J等^[3]基于加工中心运动误差的敏感方向，使用球杆仪设计了 5种测量模式，推导出误差模型来辨识摆动轴的5项运动误差，但未测量出转角定位误差。Zhu等^[4]利用球杆仪径向、切向及轴向3种测量模式测量出旋转轴6项几何误差，并在PM20型龙门式双刀摆五轴CNC加工中心上验证了该方法的可行性。北京航空航天大学的刘飞^[5]通过分析回转轴旋转时几何误差对测量仪器的影响，可辨识出旋转轴运动中5个自由度方向上的几何误差，剩余一项轴向旋转角误差由激光干涉仪旋转轴测量组件测得。浙江大学的何振亚等™采用球杆仪的切线测量路径，通过分解出移动轴圆弧运动时产生的误差对切线方向的影响分量，再用此分量修正切线测量结果，来辨识转角定位误差，但是该法不能求出旋转轴其余五项几何误差。

在使用球杆仪测量旋转轴几何误差的过程中，往往由于移动轴的联动，使得辨识的误差结果中耦合了移动轴几何误差，为了精确辨识出旋转轴误差，提出一种基于球杆仪实际位姿的旋转轴误差辨识方法。以QLM27100-5X型五轴龙门加工中心的回转台为测量对象，采用球杆仪X向,Y向和Z向组合的测量方法，再基于多体运动学理论建立球杆仪两端球心的实际位置坐标，并依此推导出包括移动轴误差在内的回转台误差辨识公式，以辨识回转台的6项几何误差。

1加工中心回转台几何误差辨识方法

1.1回转台几何误差参数

由于装配误差、形状误差、温度、力变形、摩擦和润滑等因素的影响，加工中心旋转轴在运动过程中会偏离理想路线而产生位置偏差，分别为沿x,y，z向的3项位移误差以及绕向的3项转角误差。

以QLM27100-5X型五轴联动龙门加工中心为实验对象，该加工中心为刀具摆动与工作合旋转型结构（即CFXYZA型），其结构如图1所示。

加工中心回转台（又称为C轴）旋转时，产生6项几何误差，回转台几何误差如图2所示。图2中，汐，0分别表示位移误差及转角误差，其中下标表示运动轴，上标表示误差的方向，例如坭表示C铀的沿y方向的位移误差。