孫雨鋒 劉傳

摘 要：機床本身的性能決定了數(shù)控機床加工零件的精度質量，數(shù)控機床的發(fā)展水平?jīng)Q定著零件的精度水平。隨著航空航天，汽車制造業(yè)以及現(xiàn)代工裝模具的不斷發(fā)展，五軸數(shù)控機床的應用也在不斷的發(fā)展，本文討論分析了五軸加工中心的精度與誤差分析以及五軸數(shù)控機床的圓度誤差檢測。

關鍵詞：五軸數(shù)控機床;圓度誤差;精度

1 誤差建模原理與分析

五軸加工中心適用于葉輪、葉片、機翼等具有復雜曲面的高精度要求的零件加工，能夠完成一般機床不能加工和裝夾一次不能加工完成的曲面，大大節(jié)省了裝夾時間提高了工作效率;提高了空間曲面的精度與質量。

1.1 誤差源分析

誤差源就是產生誤差的根源，分為外部誤差與內部誤差兩種，其中對機床加工精度有影響的環(huán)境溫度、設備振動、空氣濕度、操作因素等都屬于外部誤差;例如加工原理誤差、熱變形、刀具磨損等機床加工系統(tǒng)內部因素都屬于內部誤差。按照誤差的性質又可以將誤差分為準靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差，準靜態(tài)誤差是指機床本身的表面質量、幾何形狀，表面熱變形等差生的誤差;動態(tài)誤差是指機床加工中的振動、主軸的運動、機床的伺服系統(tǒng)等產生的誤差。如圖1為機床中誤差的來源。

1.2 誤差建模

誤差模型建立的主要步驟為：

（1）機床各個部件坐標系的建立，在對誤差進行分析的時候，首先需要進行坐標系建立，通過機床建立兩個坐標系，分別為床身到工件另一個是到刀具。

（2）各部件間相對運動關系的變換矩陣建立，在坐標系建立完成之后，需要對機床各個部件和運動進行矩陣特征建立。

（3）刀具與工件之間運動變換關系的建立，在機床的加工過程中，機床的刀具運動和切削路線是一致的，所以需要建立他們之間的關系。

（4）綜合誤差模型的建立，在機床加工中由于運動和指令之間會存在偏離，所以建立誤差模型。

2 空間誤差分析

在機床的誤差分析中，是通過激光干涉儀來進行誤差分析的，所以在機床分析中，需要進行空間誤差分析，而激光干涉儀是通過特殊的氣體進行電管外產生一個磁場，這個磁場在外力的作用下會產生兩個不同頻率的激光，這兩個不同的激光利用輸出的不同強度的光在控制電陶瓷圓筒的伸縮，最終達到一個頻率穩(wěn)定的檢測磁場，通過這個磁場檢測直線度，圖2為激光檢測直線度的示意圖。

通過這種方法進行測量的優(yōu)點有：

（1）通過這個激光方法可以對零件的直線、垂直、俯仰等幾何尺寸進行檢測;

（2）在激光干涉儀的工裝中，可以實現(xiàn)對精度的補償，避免誤差的產生，影響最終結果;

（3）該種檢測方法中添加雙軸定位精度的檢測方法，以及檢測的補償;

（4）利用激光檢測機床的時候，動態(tài)性能非常強，可以實時進行變化，避免出現(xiàn)狀況不能進行更改。

3 圓度誤差與R-TEST

在五軸聯(lián)動機床的控制系統(tǒng)中一般都采用閉環(huán)或者半閉環(huán)控制系統(tǒng)，在機床的圓檢測過程中，存在不同的誤差形式，影響機床的加工精度，機床的圓度誤差分析原理是通過采用機床兩個軸之間的聯(lián)動關系，產生圓軌跡，在這個軌跡中會疊加多個誤差源，在對這些誤差源進行函數(shù)分析，將這些函數(shù)進行疊加計算得出總的誤差，將這個計算出來的總誤差與實際測量進行分析，在通過分析每個誤差在總誤差中的百分比，分析出圓度誤差中的誤差源。

機床的精度決定零件的質量，而機床的精度控制中，難點在于機床靜態(tài)精度及終端多軸聯(lián)動精度的檢測與控制，R-TEST機構就是測量精度高、多尺度實時測量的裝置，該機構可以通過對零件的外形位置尺寸進行測量和測量桿的變化，計算出該零件空間內的某個點的空間位置，得到零件內部某個點的尺寸。

4 結論

五軸聯(lián)動機床在加工中精度高，結構性能強，但同時需要的誤差控制也非常高，本文研究分析五軸聯(lián)動機床的誤差原理，通過對機床誤差進行建模分析，控制關鍵的誤差位置，保證機床的加工精度，通過對機床空間的誤差分析，在通過激光干涉儀器進行機床檢測，在通過分析數(shù)據(jù)，最終知道誤差的來源，在進行控制，最終保證機床的加工精度。

參考文獻

[1]宋利寶.機床誤差對加工精度的影響及改善措施[J].裝備制造技術，2011.

[2]李曉麗.面向多體系統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床運動建模及幾何誤差分析研究[D].成都：西南交通大學，2008.

[3]梁鋮，劉建群.五軸聯(lián)動數(shù)控機床技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機械制造，2010.

[4]李志榮，封志明.數(shù)控機床綜合誤差分析與建模研究[J].制造技術與機床，2012.