一种多轴数控机床末端静刚度快速辨识方法

陈光胜 郑庆振

上海理工大学机械工程学院，上海，200093

一种多轴数控机床末端静刚度快速辨识方法

陈光胜 郑庆振

上海理工大学机械工程学院，上海，200093

提出了一种基于可加载式球杆仪的圆运动对多轴机床末端(刀具和工作台)静刚度进行辨识的方法。设计了一种特殊的可加载式球杆仪，能同时测量仪器两端所承受的力和发生的位移，利用该仪器能测量出数控机床末端在不同载荷下所产生的变形误差。将加工空间内机床末端静刚度分解为沿坐标轴x、y和z的方向刚度，建立了一种基于圆运动的刚度辨识模型，利用球杆仪在机床oxz、oyz和oxy平面内进行圆运动轨迹测试，得到机床末端在不同载荷下的变形误差，进而通过刚度辨识模型得到机床的方向刚度。三轴数控铣削机床刚度测试实验结果和仿真结果的一致性证明了所提出方法的有效性。该测试方法简单，仪器轻便，不需要大型和重型的加载设备，适合于工业现场条件。

加载式球杆仪；数控机床；静刚度；末端变形；误差测量

0 引言

高精度高效率一直是机床生产厂商不断追求的目标，然而误差的存在直接影响到机床的加工效率和精度，这些误差包括几何误差、运动误差、热误差、力误差(如切削力导致的误差)、夹具引入的误差、伺服系统误差等[1]。研究结果显示[2]：变形误差(力误差)、几何误差、热误差这三大误差源对机床加工误差的贡献比例分别约76%、18%和6%，这说明变形误差特别是切削力引起的变形误差是影响机床加工精度的主要误差源。……