基于R-test的旋轉(zhuǎn)軸安裝誤差辨識(shí)*

邵 圳，蒲耀洲，曹 利，王賢鈞，李洋洋，殷國(guó)富

(1.四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，成都 610065；2.中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，成都 610213)

0 引言

五軸數(shù)控機(jī)床是典型的高端數(shù)控加工裝備，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件的加工[1]，其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由主軸、3個(gè)平動(dòng)軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸組成。由于在三軸數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸,五軸數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中刀具和工件有更多的自由度，可以從更多的角度和方向進(jìn)行加工，從而制造更復(fù)雜的零件[2]。由于旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)比平動(dòng)軸更加復(fù)雜，而且旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差對(duì)機(jī)床綜合誤差影響較大[3]，因此旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差的測(cè)量和辨識(shí)已經(jīng)成為了數(shù)控機(jī)床研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差可以分為位置相關(guān)幾何誤差PDGEs(position dependent geometric errors)和位置無(wú)關(guān)幾何誤差PIGEs(position-independent geometric errors)，后者也被稱為安裝誤差。

測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差常用的儀器有R-test、球桿儀、激光跟蹤儀、平面光柵等。國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差進(jìn)行過(guò)研究，提出了基于各種實(shí)驗(yàn)儀器的旋轉(zhuǎn)軸誤差辨識(shí)方法。張歷記[4]利用R-test提出了一種基于旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差測(cè)量的五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸安裝誤差辨識(shí)方法，由于同時(shí)存在X、Y軸的垂直度誤差，綜合誤差在XOY面、YOZ面投影理論上應(yīng)為橢圓，但文中將投影擬合成直線，存在原理誤差。LI等[5]提出了一種基于靜態(tài)R-test的旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差辨識(shí)方法，該方法可以辨識(shí)旋轉(zhuǎn)軸的全部12項(xiàng)幾何誤差，并且為了將R-test直接用于帶轉(zhuǎn)頭的五軸機(jī)床幾何誤差測(cè)量，設(shè)計(jì)了夾具并對(duì)夾具參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。……