栗世豪,张俊,唐宇阳,尹佳,赵万华

(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安)

零件的加工精度受多重因素影响,例如机床零部件在制造过程中产生的几何误差、温度变化产生的机床热变形误差、各运动轴传动过程中产生的跟随误差、零件残余应力释放导致的变形误差等。在众多因素中,机床几何误差是一种重要的误差源,在其影响下,刀具会偏离理想的运动轨迹,在工件上产生各种误差项。

为了提高零件精度,国内外众多学者从机床几何误差入手,进行了大量研究。文献[1]根据多体系统运动学理论,利用齐次坐标变换方法,实现了多轴机床几何误差建模,并根据建模结果进行刀位点补偿;文献[2-3]分别利用螺旋理论和指数积理论,建立起多轴机床几何模型关系,这两种方法不必建立大量的中间矩阵,减小了机床几何误差建模的复杂度。文献[4]对镗铣床进行几何误差建模,并考虑了刀具位置误差以及姿态误差对加工曲面的影响,较为全面地介绍了机床几何误差与零件误差的建模方法。文献[5]建立了轮廓面法向矢量误差预测模型,并利用S试件进行了验证。文献[6]考虑了刀具悬长的影响进行机床几何误差建模,实现了线性加工轨迹以及圆形加工轨迹的误差补偿。

目前,针对机床几何误差的研究大多停留在建模[7-11]、补偿[12-17]这一步,并未探讨机床几何误差与零件精度的关系。少数学者在探究机床几何误差与零件精度关系时,也未考虑加工路径以及刀轴矢量偏差对零件误差面的影响[18]。……