基于螺旋理论的卧式加工中心空间误差建模方法及其量化验证

摘要

针对现阶段机床空间误差建模过程中存在的繁琐性与非统一性问题,以及现有模型验证策略难以实现量化评价的局限性,以某卧式加工中心为研究对象,提出一套较完善的空间误差建模方法及其验证技术体系.以螺旋理论与串联机构运动学为理论基础,结合机床运动链拓扑分析,推导建立加工中心运动学模型.所提运动学建模方法可以有效避免传统方法中矩阵变换时潜在的奇异性问题,并且有利于简化机构运动学分析.通过系统讨论在不同参考系下定义运动误差对运动学模型的影响,提出名义运动矩阵与运动误差矩阵乘积关系的确定方法及原则,进而在此基础上构建卧式加工中心空间误差模型.为量化验证所建空间误差模型的准确性,提出基于空间矢量欧氏范数的量化验证策略与实施技术.数据对比显示,空间矢量欧氏范数偏差的预测值与实测值较吻合,最大相对误差为15.79％,表明所提空间误差建模方法可行且准确性较高,所提模型量化验证策略具有较好的直观性与有效性.