丁好龙 吴洁翔
采埃孚（天津）风电有限公司 300402
摘要：机床是机械加工过程中常用的加工设备，有车床、钻床、铣床以及各种数控机床等。加工精度是机床加工的重要指标，主要受机床刀具与被加工件的相对运动位置影响。为了提高车铣复合加工中心的加工精度，对机床刀具与被加工件相对空间位置误差进行检测，建立加工中心空间误差分析模型，制定空间误差检测措施，并以检测措施为基础进行误差修正研究，得出修改数控编程代码中的G值能够有效提高工件加工精度。
关键词：车铣复合加工中心误差修正
0车铣复合加工精度概述
通常情况下，在进行机床加工时会出现各种情况影响机床的加工精度，主要包括两个方面：一是机床自身的原因，如机床稳定性、床身刚性、工装夹具以及丝杆螺母副等；二是外部原因，包含机床加工时外界的温湿度、被加工件的材质与硬度、刀具选择、冷却液以及工人技能水平等[1]。车铣复合加工中心在加工过程中会由于各种原因影响加工精度，为了提高加工中心的加工精度，本文研究机床刀具与被加工件相对空间位置原因造成的机床加工误差，并对加工中造成的误差进行检测，并采取有效措施对车铣复合加工中心工作中的误差进行修正。
1 加工中心空间误差分析与模型创建
在进行空间误差建模时，要注意机床坐标系与惯性坐标系是在相同位置的。此外，当机床刀具没有进行相关运动时，不会出现与运动相关的坐标系，如运动参考坐标系；以车铣复合加工中心工作平面为基准面，设置被加工件的坐标中心为O(OX,OY,OZ)，，则刀具顶点位置的误差矢量为?O(?OX,?OY,?OZ)，将T标记为标准方位转化矩阵，OW设置成刀具顶点位置以被加工件为基准产
生的标准坐标[2]，那么可以表示为：
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本文研究的车铣复合加工中心为五轴类型，机械设备的运动链总数为4个，即刀塔部位、铣主轴部位、车主轴部位以及副轴部位运动链。整个控制装置涵盖9项控制轴，其中包含5项联动轴。设置刀具顶点位置运动链和被加工件的运动链是通过n个与n′个运动机构共同作用形成的。于是，五轴车铣复合加工中心刀具位置点误差模型可以建立为[3]：
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式中，X、Y、Z、B、C表示5项运动轴，?XX表示在X平面的定位误差，?YX、?ZX表示基于XY平面以及XZ平面的直线度偏差，?αX表示滚转偏差，?βX表示仰俯偏差，?γX表示偏摆偏差。
2 车铣复合加工中心误差检测与修正措施分析
2.1 加工中心空间误差检测策略
现阶段，检测加工中心空间误差数值通常采用ISO国际标准法和对角线距离测量法。后者依据的测量方法能够有效检测各个误差数值，同时具有测量方式简单、测量过程省时、花费成本低等优势，是我国进行加工中心空间误差判定的主要方法。在车铣复合加工中心的加工区间内选取一个底平面为矩形的空间高度为检测对象，将误差检测装置固定在矩形顶点的对角线位置，确保起点与终点在同一条线上。假设车铣复合加工中心的起点与终点都向某个方向做矢量运动。将选定空间的长、宽、高设定为nX、nY以及nZ，并设定坐标系统的正方向为P、负方向为N，那么PPP则表示某个点从原点到指定点(nX,nY,nZ)所形成的对角线矢量，且能够确定该矢量在X、Y以及Z三个平面均为正方向，用同样的方法可以推理出NPP、PNP以及PPN。
2.2 加工中心空间误差修正措施
要对加工中心空间误差进行修正，必须结合空间误差检测的主要办法，同时对数控加工编程中G代码就行修改，运用对角线距离测量法修正角度检测中的偏差值。将修正前后的检测值进行比较，其中要保证修正前与修正后两者的检查措施、激光头等部件的固定方位一致。如表1所示，为修正前与修正后对角线偏差值的对比。对表1中数据进行分析可以得出，4种类型的对角线偏差值最小为11.95μm，最大为51.18μm，相应的精度提升最大为82.75%，最小为32.61%，表明空间参数修正取得了良好的成效。
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3结语
本文提出了车铣复合加工中心综合误差补偿策略，实施了误差补偿。补偿后四条体对角线的空间误差都明显减小,减小幅度从11.95μm到551.18μm,误差补偿效果从32.61%提高到82.75%。本文提出的方法极大地改善了空间误差补偿精度。本文重点研究了车铣复合加工中心采用对角线距离测量法的误差检测方法，测量了5种形式对角线的数值。结果显示，修正后的数值明显要小于修正前，说明本文提出的修正措施能够显著提高机械加工精度。
参考文献
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