目前，五軸數(shù)控機(jī)床已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、輪船及模具等行業(yè)復(fù)雜曲面零件的生產(chǎn)加工。由于五軸數(shù)控機(jī)床比三軸數(shù)控機(jī)床增加了2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，因此在加工靈活性、材料切除率和工件表面質(zhì)量方面具有許多普通機(jī)床無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但其加工精度卻往往低于普通機(jī)床，主要原因在于增加的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸缺少精度標(biāo)定和補(bǔ)償方法，因此如何對機(jī)床進(jìn)行誤差檢測及誤差補(bǔ)償成為提高機(jī)床精度的關(guān)鍵步驟。為了對機(jī)床精度進(jìn)行標(biāo)定，并為誤差補(bǔ)償提供計(jì)算依據(jù)，研究人員對機(jī)床精度檢測方法進(jìn)行了大量研究。如使用電子水平儀、自準(zhǔn)直儀及激光干涉儀等儀器進(jìn)行機(jī)床的靜態(tài)誤差檢測。目前，許多復(fù)雜度高、精度要求高的零件的加工需要機(jī)床多軸聯(lián)動(dòng)來完成，機(jī)床各軸之間的動(dòng)態(tài)誤差成為影響復(fù)雜零件精度的重要原因，尤其在高速切削加工中，某些機(jī)床的動(dòng)態(tài)誤差甚至高達(dá)幾百。因此需對機(jī)床的多軸聯(lián)動(dòng)誤差進(jìn)行檢測。
桿儀模擬檢測了五軸數(shù)控機(jī)床聯(lián)合運(yùn)動(dòng)誤差和連接誤差。一種基于球桿儀檢測五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差的方法，可分別沿旋轉(zhuǎn)軸軸線方向、徑向方向和切向方向檢測各軸的運(yùn)動(dòng)誤差。雙轉(zhuǎn)臺(tái)式五軸數(shù)控機(jī)床，利用球桿儀通過設(shè)定的測量路徑對AC旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)精度進(jìn)行了測量。
機(jī)床的誤差主要受準(zhǔn)靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差的影響回，其中準(zhǔn)靜態(tài)誤差主要由機(jī)床各組成部件的幾何形狀、表面質(zhì)量、相互之間的位置誤差及熱誤差等誤差引起動(dòng)態(tài)誤差主要包括主軸運(yùn)動(dòng)誤差、機(jī)床振動(dòng)、伺服控制誤差等。作者首先通過對機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行分析，建立幾何誤差與伺服誤差影響下的機(jī)床空間誤差評價(jià)模型；然后利用球桿儀對高速五軸數(shù)控機(jī)床XYC軸聯(lián)動(dòng)圓度誤差進(jìn)行檢測，計(jì)算機(jī)床的幾何誤差及各軸的伺服誤差，并利用所建立誤差模型對機(jī)床空間誤差進(jìn)行預(yù)測，分析機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中幾何誤差和伺服動(dòng)態(tài)誤差對機(jī)床總誤差的影響程度；然后通過球桿儀檢測的圓軌跡圖對分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。提出了一種對高速五軸數(shù)控機(jī)床XYC軸在不同進(jìn)給速度下聯(lián)動(dòng)時(shí)的幾何誤差和伺服誤差綜合建模方法以及其在機(jī)床總誤差中所占比重的評估方法，并在某五軸數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行了機(jī)床精度檢測實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：
1)所建立的誤差分析預(yù)測模型具有較高的準(zhǔn)確性，可以用于五軸數(shù)控機(jī)床聯(lián)動(dòng)工況下的綜合誤差建模。
2)對于高速切削機(jī)床，機(jī)床的伺服誤差隨著進(jìn)給速度的增加而增加，當(dāng)速度增加至10000mm/min，機(jī)床的伺服動(dòng)態(tài)誤差是機(jī)床的總誤差中的主要誤差，占機(jī)床總誤差的75%左右。
本文方法適用于類似機(jī)床的幾何誤差及伺服誤差的評價(jià)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知高速時(shí)機(jī)床的伺服動(dòng)態(tài)誤差對機(jī)床總誤差影響較大。下一步的研究是如何根據(jù)機(jī)床的誤差結(jié)果對誤差進(jìn)行補(bǔ)償并出一種較優(yōu)的誤差控制策略來平衡機(jī)床的動(dòng)態(tài)誤差，進(jìn)一步提高機(jī)床的加工精度。
