基于参数化建模的旋转轴误差快速辨识方法

发布时间：2022-01-19 00:25

　　针对现有旋转轴几何误差辨识方法计算量大且无法避免异常值等问题,提出了一种基于参数化建模的旋转轴位置相关几何误差快速辨识方法。首先,分析了旋转轴位置相关几何误差的特性,建立了测量旋转轴时球杆仪杆长变化的综合模型,并基于约束条件进行化简;其次,使用四阶傅里叶级数对5项位置相关几何误差进行参数化建模,并基于5种测量模式得到位置相关误差的辨识模型;接着,分析了球杆仪安装误差对杆长变化及辨识结果的影响规律并消除其影响;最后,在小型五轴机床的旋转工作台上进行了实验,辨识出旋转轴的5项位置相关几何误差,并通过改变安装位置和安装角度的球杆仪杆长预测实验对辨识方法的正确性进行了验证。 

【文章来源】：仪器仪表学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

旋转轴的6项位置相关几何误差

以转台型旋转轴为例,如图1所示。6项PDGEs可定义为固定坐标系P-XYZ中的沿X、Y、Z轴的移动误差δx、δy、δz,和绕X、Y、Z轴转动的角度误差εa、εb、εc。而PIGEs则定义在另一固定坐标系O-XYZ中,如图2所示。国际标准ISO 230中表明轴线平均线位置误差δox、δoy可以通过计算径向误差运动轨迹的最小二乘拟合圆的圆心得到[20-21]。假设图2中P和PH是两个高度上的最小二乘拟合圆圆心,则两个圆心的连线PPH即为轴线平均线。进而,可以确定其余两项角度的位置无关误差εoa、εob。由于PDGEs与PIGEs的独立性,综合几何误差、球杆仪测量轨迹以及杆长变化等均可以分为由PDGEs和PIGEs导致的2部分。在确定了PIGEs后,剩余部分则认为完全是PDGEs引起的。

本文待测对象为小型五轴机床的旋转工作台,其直径较小,球杆仪的安装存在一定的限制。因此,本文将球杆仪的刀具球与工具杯相连,安装在旋转轴的轴线上,工件球与中心座相连安装在旋转工作台上。安装时尽可能地使球杆仪测量方向对误差敏感方向重合并减少安装次数。5种测量模式球杆仪刀具球和工件球的安装位置如图3及表1所示,其中h表示工件球的安装高度。表1 5种测量模式中球杆仪的安装位置Table 1 Installation positions of the double ball bar in 5 measurement patternsmm 模式 xw yw zw xt yt zt 1 0 0 0 r 0 0 2 0 0 0 0 r 0 3 0 0 0 0 0 r 4 0 0 h r 0 h 5 0 0 h 0 r h

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3595876