[发明专利]一种CFXYZA型五轴数控机床旋转轴几何误差计算、补偿及其验证方法

权利要求书

1.一种CFXYZA型机床旋转轴几何误差计算、补偿及其验证方法，其特征在于：

S1、针对CFXYZA型五轴数控机床的结构，建立机床参考坐标系、C轴坐标系和补偿坐标系

S11、建立补偿坐标系{O_M}；

S12、移动机床X、Y轴使得主轴对准C轴回转中心O_C，以此时A轴与主轴轴线的交点O_A建立补偿坐标系{O_M}，平行于机床参考坐标系{O_F}；S2、C轴补偿和验证

S21、使主轴中心和C轴中心重合，球杆仪的中心球安装在主轴上，传感器球安装在与C轴工作台联结的中心座上；固定其他轴，仅C轴带动球杆仪转动；

S22、在S21条件下，建立中心球球心G点与传感器球球心M点间拓扑链的坐标变换关系，得到G点相对于M点的理想姿态矢量和位置坐标；根据理想姿态矢量与理想旋转角之间关系获得实际姿态矢量与实际旋转角之间关系式，由理想位置坐标与理想平移量之间关系获得实际位置坐标与实际平移量之间关系式；

S23、在考虑C轴几何误差的情况下，求出G点相对于M点的实际姿态矢量，通过迭代修正A、C轴的旋转角度来补偿姿态矢量误差；

S24、以修正后的A、C轴的旋转角度求出G点相对于M点的实际位置点，再通过平移X、Y、Z轴来补偿位置点误差；

S25、利用球杆仪分别测量补偿前和补偿后的圆轨迹，由实测的圆轨迹与几何圆之间误差轨迹的圆度偏差来评价C轴的补偿精度；

S3、A轴补偿和验证

S31、球杆仪的中心球安装在主轴上，传感器球安装在与C轴工作台联结的中心座上；C轴不动，A轴旋转时，Y、Z轴同步联动做与A轴反向的圆弧插补，使中心球球心的坐标位置不变；

S32、在S31条件下，建立中心球球心G点与传感器球球心M点间拓扑链的坐标变换关系，得到G点相对于M点的理想姿态矢量和位置坐标；根据理想姿态矢量与理想旋转角之间关系获得实际姿态矢量与实际旋转角之间关系式，由理想位置坐标与理想平移量之间关系获得实际位置坐标与实际平移量之间关系式；

S33、在考虑A轴几何误差的情况下，求出G点相对于M点的实际姿态矢量，通过迭代修正A、C轴的旋转角度来补偿姿态矢量误差；

S34、以修正后的A、C轴的旋转角度求出G点相对于M点的实际位置点，再通过平移X、Y、Z轴来补偿位置点误差；

S35、利用球杆仪分别测量补偿前和补偿后的圆轨迹，根据该实测圆轨迹与几何圆之间误差轨迹的圆度偏差来评价A轴的补偿精度。

2.如权利要求1所述的一种CFXYZA型机床旋转轴几何误差计算、补偿及其验证方法，其特征在于，S22和S23具体为：

S221、由G点相对M点的实际姿态矢量求出A、C轴受几何误差影响的实际旋转角度，判断该实际旋转角度与理想旋转角度间的差值是否满足姿态矢量补偿终止条件，即该差值的绝对值小于或等于一个给定的误差允许值，若不满足，转至S222；若满足，转至S223；

S222、以理想旋转角度值与S221中旋转角度差值之和作为修正后的A、C轴旋转角度值，再由修正后的A、C轴旋转角度求出G点相对M点的实际姿态矢量，重复S221；

S223、经迭代修正后求得的实际旋转角度与理想旋转角度间的差值满足姿态矢量补偿终止条件，则姿态矢量补偿完成，并得到最终修正后的A、C轴旋转角度值。