机械网--虚拟轴数控机床工作精度检验方法探讨
传统数控机床依照笛卡儿坐标体系设计,属串联相接、层叠嵌套的悬臂结构,各传动链之间误差作用是积累的。虚拟轴数控机床(又被称为并联机床,6条腿机床,虚拟轴机床或新型敏捷制造加工中心)是机床家族的新成员,它抛弃了传统的固定导轨刀具导向方式,采取了6自由度并联机构(Stewart 平台)为其结构主体,因此理论上可以加工任意复杂曲面零件(如叶轮、模具等)。另外,这类新型机床各伸缩杆的运动效果耦合,具有精度高的潜伏优势。 机床精度检验通常包括几何精度、位置精度和工作精度检验。目前,还没有见到ISO组织或某国针对虚拟轴数控机床精度检验制定的标准。本文参照传统数控机床精度检验的内容,并结合虚拟轴数控机床的特点,拟订了其工作精度检验方案。 1 传统数控机床工作精度的检验围绕传统数控机床工作精度的检验,美国NAS979(国家航宇标准)制定了“圆形—菱形—方形”试件切削实验(简称试切法)标准,我国也有类似的标准。 表1 为用试切法对数控万能工具铣床进行精度检验的方法。 从表1可知,试切法通过4种方式分别检验机床沿X坐标的直线度:X、Y、Z坐标相互之间的垂直度:数控插补的直线度、圆度和X-Y平面上孔的位置精度等项目。另外,此法根据数控机床各坐标的行程范围,肯定切削试件的相应尺寸。这样规定是由于传统机床各坐标的误差与行程之间为线性映照,因此利用小尺寸试件检验大行程的工作精度具有公道性。 利用试切法检测机床工作精度,对试件精度检验实验条件要求高,实验周期较长,且因大多数切削运动沿 X-Y平面进行,并未评价X-Z、Y-Z平面的精度,故没法评估传统数控机床的所有性能。最新的国际机床检验标准推荐用球杆仪检验法取代NAS 979试切法,对机床工作精度进行迅速而有效的检测。 2 虚拟轴数控机床工作精度检验方案的制定机床机构模型图虚拟轴数控机床与传统数控机床的辨别在于其加工误差是各伸缩杆长度误差和铰链中心位置误差的复杂非线性映照,因此,需要拟订适当的工作精度检验方案。虽然在传统数控机床工作精度检验中,球杆仪检测法更多地取代试切法,但由于随球杆仪提供的误差诊断软件目前没法直接用于虚拟轴数控机床工作精度检验,因此试切法成为这里的首选方法法院在什么情况可以判定强拆。 制定方案的理论根据 虚拟轴数控机床的机构模型如图所示,其误差表达式为 ∆Li=li·∆ai-li·∆oo1-li·(R'Bi)-li·(R∆Bi)式中Li为各伸缩杆的杆长矢量,其对应的误差为∆Li;li=Li/Li:∆ai为静平台铰链点绝对误差:∆oo1为动、静坐标系原点间距离误差:R为任意时刻动、静坐标系间姿态变换矩阵,当动平台姿态不变时,R=E(单位矩阵),R'为R对应的误差:Bi是动平台铰链点相对坐标,∆Bi为其对应的误差。 从上式可知,由于虚拟轴数控机床刀具位姿误差与伸缩杆长度误差存在非线性映照关系,小尺寸试件的精度不能准确反应大尺寸工作空间的工作精度,因此需选择与机床工作空间范围尺寸相当的试件进行切削,以评价其工作精度。 虚拟轴数控机床工作精度的检验定姿态工作精度检验 虚拟轴数控机床做定姿态运动时,描述动平台位姿的变量中只有3个位置变量随刀具轨迹变化,而姿态角始终不变。表2为虚拟轴数控机床在工作空间Ø300mm×300mm 时定姿态工作精度检验方案。 变姿态工作精度检验 虚拟轴数控机床做变姿态运动时,动平台姿态角随刀具轨迹连续变化。这使得机床工作空间范围同定姿态时相比大大改变,并且姿态角变化越大,机床可达工作空间越小。随之而来的问题是:用试切法进行机床变姿态工作精度检验时蔬菜大棚遇到强拆怎么办,如何肯定试切工件的尺寸和检测手段。文献JB/T 17421.2⑵000《机床检验通则——第2部分:数控轴线定位精度和重复定位精度的肯定》特别制定了供货方/制造厂和用户之间就传统数控机床精度检验的协商要点。笔者建议,根据其原则,由有关各方协商拟订变轴数控机床变姿态工作精度检验条款,作为此类机床工作精度检验的部分内容。3 结束语工作精度是衡量机床性能的重要指标。虽然通资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章
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