數(shù)控機(jī)床直線軸定位誤差建模與補(bǔ)償

陳齊林，吳 晗，姚振強(qiáng)，鄧鵬宇

(1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院，上海 200240；2.上海交大智邦科技有限公司，上海 200120)

0 引言

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)加工的基礎(chǔ)，其加工精度的好壞直接決定了被加工件的質(zhì)量[1]。根據(jù)產(chǎn)生誤差的不同機(jī)理，數(shù)控機(jī)床的加工誤差主要分為4種：幾何誤差、熱誤差、力誤差以及控制誤差[2]。其中幾何誤差是在機(jī)床設(shè)計(jì)制造以及裝配過程中引入的誤差，是數(shù)控機(jī)床最重要的誤差來源[3]，而定位誤差又是幾何誤差中重要的組成部分。因此，減小定位誤差對機(jī)床加工精度的提升十分重要。

數(shù)控機(jī)床定位誤差的檢測方法較為成熟，可以分為直接測量法和間接測量法[4]。測量儀器有球桿儀、平面光柵、R-Test、激光干涉儀和激光跟蹤儀等，其中激光干涉儀具有測量精度高、范圍大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床精度檢測[2]。國內(nèi)外學(xué)者提出了多種激光干涉儀測量數(shù)控機(jī)床定位誤差的方法，如22線法[5]、15線法[6]等。同時(shí)國內(nèi)外學(xué)者對機(jī)床定位誤差建模也做了大量研究。WANG等[7]使用牛頓插值法對立式加工中心的定位誤差進(jìn)行建模。李自漢[8]提出了一種基于移動最小二乘法與Chebyshev多項(xiàng)式相結(jié)合的定位誤差建模方法。FAN等[9]通過基于最小二乘法的正交多項(xiàng)式對定位誤差進(jìn)行擬合，通過對一般多項(xiàng)式基函數(shù)進(jìn)行正交化處理，有效地提高了建模的精度。

以上研究都是基于激光干涉儀測量結(jié)果對機(jī)床定位誤差進(jìn)行分析建模，但由于測量過程中激光干涉儀和光柵尺不共線，會在測量結(jié)果中引入阿貝誤差[10]，影響建模準(zhǔn)確性和補(bǔ)償精度。……