一种五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法与流程

技术特征：

1.一种五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据五轴机床结构行程特点，确定测量行程，计算测量轨迹NC程序；

（2）根据球杆仪测量路径和误差几何原理，获得球杆仪测得的数据与旋转轴和平动轴同步误差的关系，进而确定旋转轴与平动轴同步误差的评价指标；

（3）按照球杆仪的常规安装要求和所设计的初始安装位置安装球杆仪，开启五轴机床的刀尖点旋转跟随功能，运动测量程序，获得球杆仪的测量数据；

（4）根据测量数据和旋转轴与平动轴的同步误差评价指标的关系，计算出当前的旋转轴与平动轴之间的同步误差；

（5）根据所测得的同步误差情况，调整所测旋转轴与平动轴的伺服位置比例增益和速度前馈增益伺服参数，再进行误差测量，直到误差达到机床精度要求水平。

2.根据权利要求1所述的五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法，其特征在于，步骤（1）中根据五轴机床结构行程特点，确定测量行程，计算测量轨迹NC程序的具体方法是：O代表旋转轴C轴中心，Ot代表路径圆中心，R代表球杆仪直径，Rc代表球杆仪旋转轴一侧的小球距离旋转轴轴心的距离，球杆仪两端球初始位置分别在P0和Ot位置，一侧球随旋转轴C转动角度θi到达Pi位置，另一侧球则随平动轴X移动Xi距离到达Oti位置；设计检测轨迹使P0球绕Ot做匀速圆轨迹运动，φi为P0绕Ot转动的角度，由图中几何关系可知：

根据上述几何关系式，通过让φi从0°到360°每隔一定的角度取值，即可计算出NC程序旋转轴和平动轴的坐标值。

3.根据权利要求1所述的五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法，其特征在于，步骤（2）中根据球杆仪测量路径和误差几何原理，获得球杆仪测得的数据与旋转轴和平动轴同步误差的关系，进而确定旋转轴与平动轴同步误差的评价指标，具体方法是：

设C轴跟随误差为△θ，X轴跟随误差为△X，球杆仪的伸缩测量误差为△R，则得到球杆仪误差轨迹方程：

其中Fc代表旋转轴C轴的运动速度，Fx代表平动轴X轴的运动速度，Kcp代表旋转轴C轴的位置比例增益，Kxp代表平动轴X轴的位置比例增益，Fc和Fx可以到过对θi和Xi求导数获得，即：

将△R的最大最小值相减取绝对值作为旋转轴和平行轴同步误差的评价指标。

4.根据权利要求1所述的五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法，其特征在于，步骤（3）中按照所设计的初始安装位置安装球杆仪，具体步骤是：先将球杆仪一测小球工具杯安装在主轴刀柄上，使主轴与旋转轴轴线重合，再移动待测的平动轴到距离旋转轴中心Rc的位置，放置球杆仪安装座，使安装座与工具杯同轴，锁定安装座，再移动平动轴到距离旋转轴中心Rc+R的位置，将球杆仪两侧小球分别吸在工具杯和安装座上。

5.根据权利要求1所述的五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法，其特征在于，步骤（4）中根据测量数据和旋转轴与平动轴的同步误差评价指标的关系，计算出当前的旋转轴与平动轴之间的同步误差，具体方法是：首先将球杆仪测得的数据去掉头尾部分的少量启停误差数据后，求取误差数据的最大最小值的差值绝对值作为同步误差，然后将误差数据在360°范围内平均分布，计算出每个角度对应的误差的XY坐标，以误差图形的形式显示出来。

6.根据权利要求1所述的五轴数控机床平动轴和旋转轴同步误差检测方法，其特征在于，步骤（5）中根据所测得的同步误差情况，调整伺服参数是指通过观察步骤（4）中绘制的误差图形判断调整情况，通过调整伺服参数使误差图形接近要求的圆度。