[发明专利]利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法

说明书

本发明属于数控机床领域，具体涉及一种利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法，包括下述步骤:1)：建立被加工工件各项常见特征对应允差与加工用机床刀具相对工件六维位置姿态误差允许变动范围之间的映射模型；2)：利用步骤1中所述映射模型，针对被加工工件的各项单一允差，分别求解机床刀具相对工件六维位置姿态误差的变动范围。3)：将步骤2中得到的各个机床刀具相对工件六维位置姿态误差变动范围求交集，得到为保证工件精度要求机床刀具相对工件六维位置姿态误差的最小变动范围。本发明利用工件各项允差，从理论上推演出加工用机床刀具相对工件六维位置姿态误差的变动范围必须满足什么条件才能保证加工出的工件满足精度要求。

技术领域

本发明属于数控机床领域，具体涉及一种利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法。

背景技术

利用数控机床加工出来的工件的形状或轮廓通常与理想值之间存在偏差，即存在加工误差。从误差传递的角度来看，机床各个轴线的运动部件均存在运动误差，各个轴线的运动误差会导致刀具相对工件运动时存在六维的相对运动误差，即位置误差与姿态误差，进而在加工过程中该位置姿态误差将会在工件的加工精度上反应出来。对于各个轴线的运动误差与刀具相对工件的六维位置姿态误差之间的映射模型建立方法，目前已得到妥善的解决，较为常见的方法有多体运动学法、D-H法、旋量法、矢量法、指数积方法等。然而机床刀具相对工件六维位置姿态误差与被加工工件特征公差之间的非线性映射关系的建模方法，尤其是如何利用被加工工件特征公差要求反演机床刀具相对工件六维位置姿态误差指标要求这一技术问题尚未得到解决，也未见相关报导。这其中存在的难点主要有：被加工工件的每一项特征公差与机床刀具相对工件六维位置姿态误差之间的非线性映射模型难于建立；被加工工件通常存在多项特征也就存在多项公差(或允差)，如何将被加工工件的各项特征公差与机床刀具相对工件六维位置姿态误差之间的关系统一起来考虑，形成综合误差映射模型，尚未有成熟方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种利用工件允差反演加工用机床精度指标要求的方法，包括下述步骤:

1)：建立被加工工件各项常见特征对应允差与加工用机床刀具相对工件六维位置姿态误差允许变动范围之间的映射模型；

2)：利用步骤一中所述映射模型，针对被加工工件的各项单一允差，分别求解机床刀具相对工件六维位置姿态误差的变动范围。

3)：将步骤二中得到的各个机床刀具相对工件六维位置姿态误差变动范围求交集，得到为保证工件精度要求机床刀具相对工件六维位置姿态误差的最小变动范围。

具体的，步骤1)中针对各项常用公差分别建立相应映射模型；

记机床刀尖点相对工件被加工点的三维位置误差向量为Δr＝(Δx Δy Δz)^T，其中Δx、Δy、Δz分别表示机床刀尖点相对工件被加工点的沿X方向、Y方向、Z 方向的位置误差，记机床刀具相对于工件的三维姿态误差向量为Δθ＝(Δα Δβ Δγ)^T，其中Δα、Δβ、Δγ分别表示机床刀具相对于工件的绕X方向、 Y方向、Z方向的姿态误差，记机床刀具相对工件六维位置姿态误差向量 $＝(Δr^T Δθ^T)^T。

(1)端铣平面的平面度公差T_pla