[发明专利]基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法

权利要求书

1.基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，它包括以下步骤：

特征工件的设计：设计一定尺寸的阶梯型方块试件；

映射关系图的建立：试件特征可分解成多个无耦合关系的子特征，进行测点分布；

特征工件的加工：在三轴数控铣床上将预先编写好的程序和优化后的工艺参数输入到数控面板中，进行特征工件的铣削加工；

机床几何分离和误差辨识：包括：定位误差、直线度误差、垂直度误差和热误差：

(1)、定位误差辨识：分别选取子特征在对应X、Y和Z轴方向分段端面上的点云数据，与理论尺寸值相比较，从而辨识出X、Y和Z轴的定位误差；

(2)、直线度误差辨识：分析在X轴上，误差相对于Y轴、Z轴方向的点云数据，与理论尺寸值相比较，即可得到X轴在Y轴和Z轴方向上的直线度误差；分析在Y轴上，误差相对于X轴，Z轴方向点云数据，与理论尺寸值相比较，即可得到Y轴在X轴和Z轴方向上的直线度误差；垂直度误差可根据直线度误差计算而得；

(3)、热误差辨识：在不同的温度下，重复(1)的步骤，得到的温度对定位误差的影响；在主轴连续运转下，每隔一段时间，重复(2)的步骤，得到的温度对主轴轴向的热误差、径向的热误差；

特征工件的测量：将铣削好的特征工件，对所测位置点的X轴定位误差、Y轴定位误差、Z轴定位误差每间隔一定时间测量一次，进行多组不同温度下的测量，从而得到温度对定位误差拟合斜率的影响；

对所测位置点的X轴在Y轴方向直线度误差、X轴在Z轴方向直线度误差、Y轴在X轴方向直线度误差、Y轴在Z轴方向直线度误差每间隔一定时间测量一次，进行多组不同温度下的测量，从而得到主轴轴向和径向热误差。

2.根据权利要求1所述基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，其特征在于：在三轴数控铣床上将预先编写好的加工程序，通过数控操作面板，输入到数控铣床中去，让铣床在预先编写好的加工程序下空走一遍，观察机床铣刀的运动轨迹，进一步完善加工程序并确定工艺参数，准备材料，用夹具将试件材料固定好，利用操作面板将数控机床切换到手动模式，通过手动控制铣刀的运动轨迹，将铣刀运行到材料的最右上角进行对刀，对刀完成之后，机床在优化后数控程序下进行铣削，当程序运行完成之后，特征工件也就加工完成。

3.根据权利要求2所述基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，其特征在于：对所测位置点的X轴定位误差、Y轴定位误差、Z轴定位误差每间隔50分钟测量一次，并进行三组不同温度下的测量。

4.根据权利要求3所述基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，其特征在于：对所测位置点的X轴在Y轴方向直线度误差、X轴在Z轴方向直线度误差、Y轴在X轴方向直线度误差、Y轴在Z轴方向直线度误差每间隔10分钟测量一次，进行十五组不同温度下的测量。

5.根据权利要求4所述基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，其特征在于：所述试件特征分解的子特征为阶梯槽、圆柱、圆锥台或斜面。

6.根据权利要求5所述基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，其特征在于：定位误差辨识中，子特征选取阶梯槽在对应X、Y和Z轴方向分段端面上的点云数据。

7.根据权利要求6所述基于试件特征分解的三轴数控机床几何误差与热误差逆向辨识方法，其特征在于：特征工件加工的工件选用铝合金材料。