基于球杆仪的数控机床几何误差辨识与建模

杨洪涛，张 宇，李 莉，马 群，汪 珺

(1.安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001；2. 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室, 安徽 淮南 232001；3.合肥学院先进制造工程学院,安徽 合肥 230001)

数控机床在机测量系统是由机床本体和触发测头组成，通过测头产生触发信号，触发机床本身的三维坐标读数装置进行读数，实现被测点的三维坐标测量。如果不提高测量系统精度，直接利用机床与测头相结合开展测量，不满足测量系统精度必须三倍高于被测零件精度的要求，因此必须利用误差分离方法对机床各项几何误差进行测量，建立高精度综合误差预测模型进行测量误差补偿。目前数控机床几何误差辨识方法主要采用双频激光干涉仪、球杆仪、平面光栅等设备。利用激光干涉仪每测量1个误差都需更换光学镜组且光路不易调整，效率低，光学组件价格昂贵。球杆仪主要通过测量常规的三平面圆弧轨迹便可分离与辨识包括滚转角误差在内的21项几何误差，但存在辨识精度问题。近年来，国内外学者提出了很多基于球杆仪辨识空间误差方法，主要针对机床旋转轴的误差辨识，而对直线轴误差辨识研究缺乏完善的实验结果对比验证。对于机床综合误差建模，大部分采用激光干涉仪测量各单项误差，进而利用微分法、多体系统理论等方法建立综合误差预测模型，但利用球杆仪测量辨识的几何误差建立机床综合误差建模研究较少。……