A／C轴双摆头几何精度误差的预防与补偿方案
数控机床几何误差及误差补偿主要技术分析
算直线与各垂直网格线的交点 , 然后确定该列像素中与该最近的像素。
现在本论文仅以第一象限的平面直线论述，其他象限的原理一样，
这里就不过多的论述了。如图 1 所示，直线的起点为 B（
），
终点是 C（
），首先通过比较
和
的大小，
谁的值比较大谁作为主轴，我们假设 比较大的话，那么 x 轴在每一
次插补中在脉冲时候，那么 y 轴则需要通过一个给定的判别式来确定
图 1 Bresenham 算法
3.2 圆弧插补算法 一般来说，数控机床在实际工作环节，如果一个平面和两个轴向 平行时，那么这个方向就是圆弧工作的方向，在实际数控技术在执行 圆弧指令时，通过利用数学的微分思想来不断走直线的方式来逼近圆 弧，只要满足一定的精度即可，常用的圆弧插补算法都是通过指令的 方法来满足补偿的。一般插补的算法跟直线类似，但是在实际工作环 节，如果在进行圆弧插补时，只考虑直线的两个端点时，这时候修补 的效果较差，因此在插补过程中还需要考虑其他点的影响因素，这时 候如果把圆弧半径的影响因素也考虑在内，那么插补的效果就能达到 不错的效果。在实际修改圆弧指令时，可以按照直线的修改方式进行 修改，但是需要考虑半径的影响，从而保证最终的插补效果。
作者简介：栗江（1977-）, 男 , 河南西平人 , 硕士 , 讲师 , 研究方向： 数控技术、机电一体化技术。
0 背景
目前我国在机械制造行业取得了很大发展，但是在高精度制造方 面和国外存在着很大的差距。另外一些行业对于机械加工的精度很高， 比如集成电路制造行业，因此如何提高加工制造的精度成为我国机械 发展面临的重要问题，本文在此基础上重点分析了数控机床几何误差 产生的原因以及介绍了几种常见的误差补偿技术，从而更好促进我国 机械行业的发展。
基于激光干涉仪的A／C轴双摆角铣头定位误差检测与辨识
测与补偿领域研究 的不断深入 ，激光干涉仪被越来越多的应用到
机床 回 转轴定位误差的检测 中， 并取得 了 非常好的应用效果 。
４ 利用激光 干涉仪对 ＡＣ轴双摆 角铣头 ／ 定位误差进行检测与辨识
４１Ｒ ｎｓ ａ ＭＬ ． ｅ ｉ ｗ １ ｈ ０激光 干涉仪 与 Ｒ Ｘ１ ０回转 基准 分 度器简 介
ｒ ａ ｙ ｉ ｄｅ ｅ ｏｔ ｒ ｎ ｘ ｒ
中图分类 号 ：Ｈ１ ，Ｇ ０ ． 文 献标识 码 ： Ｔ ６Ｔ ５２１ Ａ
１ 引言
ＭＣ轴双摆角铣头是 中、 大规格五轴联动加工中心 的核心功 能部件［１ １。由于 ＡＣ轴双摆角铣头具有结构紧凑 ， － ２ ／ 摆角范围大的
特点， Ａ轴可达± １。Ｃ轴 可达￣ ６ 。 ｎ ３０ ， ｌＯ ， ３ ０或 ｘ ６ 。 因此 ， 常用于加 工具有复杂 曲面的大型精密零部件 。而 ＡＣ轴双摆角铣头的定 ／
高秀峰等 ： 基于激光干涉仪的 ＡＣ轴双摆 角铣头定位误差检测与辨识 ／
２３ １
表 １中， ６ 表示 ｃ轴轴线与主轴轴线在 方 向产生的尺寸 检测到并计数 ， 软件根据该数据计算出回转轴 的定位误差。
误差 ， 其它的尺寸误差符号含义与此相 同。 表示 ｃ轴轴线与主 ４ ／ ． ＡＣ轴双摆 角铣头定位 误差检测 与辨识 ２
ｃｍ ｅｓｔ ｎ ｔ ｅ ｄ ｅｓ ｎｌ ｒ ｒａｄ ｈ ｅ ｎ ｌ ｒｒａ ｕ ｉ ｅ Ａ ｄ ｗ ｓｉ ｉ － ｏｐ ｎａｏ ｈ ｅ ｉ ｎｉ ａｅｒ ｓ ｎ ｒ ｇ ａ ｅ ｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｗ ｌ ｏ ｏｉｏ ｎ ｅ ｉ ｏ ｒ ｍ ｏ ｏ ｔ ｅ ａｕ ｒ ｒ ｓ ｓ ｄ ｄ ｓ Ｌ ｎ ｔ ｐ ｔｎ ｇ ｒ ｆ ｒ
机 械 设 计 与 制 造
A／C轴双摆角铣头的设计
中 图分 类 号 ：Ｈ１２Ｔ ６ ９ Ｔ ２ ；Ｇ ５
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ０ ４ ９ （０ ２０ — ０ ０ ０ １０ — ９ ８２ １）３ ０ ６ — ３
Ａ／ 轴 双 摆 角 铣 头 的 应 用 是 龙 门 加 工 中 心 实 现 五 Ｃ 轴 联 动 加 工 最 理 想 的 方 法 之 一 。亦 是 五 轴 联 动 数 控 铣 床 的核 心 部 件 。 目前 国 内外 市 场 上 形 式 多 样 的 Ａ 轴
工 （ 图 １。 如 ）
１ 设 计 思 路
Ａ／ 轴 双 摆 角 铣 头 作 为 一 个 附 件 铣 头 被 安 装 在 龙 Ｃ 门 加 工 中 心 Ｚ轴 滑 枕 上 实 现 五 轴 联 动 加 工 ， 此 该 ／ 因 Ｃ轴 双 摆 角 附 件 铣 头 应 具 备 以 下 功 能 特 性 。 １ ）Ａ／ 轴 双 摆 角 附 件 铣 头 能 够 实 现 绕 方 向 旋 Ｃ 转 形 成 Ａ 轴 运 动 和 绕 Ｚ 向旋 转 形 成 Ｃ轴 运 动 。
２ Ａ ｃ轴 双摆 角 铣 头结 构 ／
图 ２ 为 Ａ／ 轴 双 摆 角 铣 头 外 观 Ｃ
收稿 日期 ：０ １年 ｌ ２１ ０月
２ １／ ０２ ３
机械制造５ 卷 第 ５１ ０ ７期
３２ ．
机 械 传 动 设 计
如 图 ５所 示 ． Ｃ 轴 双 摆 角 附 件 铣 Ａ／
头 共 有 ３条 动 力 传 送 路 线 ， 分 别 是 主 轴 切 削 动 力 传 动 系 统 、 轴 摆 动 传 动 系 Ａ 统 、 轴旋转 传 动系统 。 Ｃ ３２１ 切 削 动 力 传 动 系 统 ．．
双摆头关键件的加工与装配
术熟练水平及加工经验也有很高的要求。由于受到壳体
结 构 一 体 性 的 影 响 ，壳 体 在 装 配 过 程 中 径 向 间 隙 存 在 不
可 调 整 性 ，主要靠加工来保证形位公差及各项尺寸精度
要 求 ，因此壳体在加工后的各项指标必须控制在图样给
定的公差及技术要求范围内，亦 即废品率为零，不允许出
图3 C$6轴承座装配示思图
向 尺 寸 公 差 也 应 完 全 满 足 图 样 要 求 。如 果 有 一 项 出 现 超
差 ，则按废品处理，重新备料加工。
3 C$fiYRT推力/向心轴承的装配难点
Y R T 推力/向 心 轴 承 是 利 用 螺 钉 安 装 的 径 向 引 导 双
向 推 力 高 精 度 轴 承 。其 特 点 是 具 有 很 高 的 刚 性 、承载能力
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
双摆头关键件的加工与装配
S 侯元良 孙丹2 ，张传思2 ，李波1
(1 .沈阳机床设计研究院，沈 阳 1 1 0 1 4 1 ;2 .沈阳机床股份有限公司，沈 阳 110141)
摘 要 : 通过对双摆头关键件的加工与装配过程中出现的问题进行分析，找出影响加工精度与装配精度的原因及解决办法。
现因单一项孔或端面出现微小超差而采取回用的方式出
网 址 : 电邮：hrbengineer@ 2017 年 第 8 期 ■ 161
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
现 。否则对摆头转动或摆动的精度都会形成一定的影响。 对 于 摆 头 中 其 它 的 关 键 件 如 A 轴 左 、右 芯 轴 ，左 、右配油 环 ，主 轴 箱 ，轴 承 座 ，C轴 芯 轴 ，C轴配油环等在加工后的径
最新轴类零件加工误差原因及措施
轴类零件在车削中产生各项误差的原因及预防措施轴类零件是车床加工中常见的零件之一。
它主要支承着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架、箱体连接。
轴类零件根据其结构形状可分为光轴、阶台轴、空心轴和曲轴等。
轴类零件是旋转零件，其长度大于直径。
轴类零件一般由圆柱面、阶台、端面、倒角、圆弧和沟槽等构成。
车削轴类零件时，除了要保证图样上标注的尺寸和表面粗糙度要求外，一般还应保证形状和位置精度要求。
轴类零件一般分粗、精车两个阶段，特殊情况下还包括半精车。
粗车是为了提高生产率，将工件毛坯上的多余金属车去，只保留一定的精车余量，精车后使工件完全达到图样要求。
如规定的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度。
但是在实际车削过程中，由于各项误差产生的原因，造成车削完毕后，轴类零件还达不到图样或工艺文件上的各项要求。
那么如何去预防这些误差的产生，本文从几个方面分析轴类零件在车削中产生的各项误差的原因和排除误差的措施。
一、尺寸误差的成因及解决的办法故障现象：轴类零件在车削中容易产生尺寸精度超差。
误差的原因有：（1）、看错图纸、看错尺寸和刻度。
（2）、没有进行试切，试切时粗枝大叶。
（3）、试切中测量不准。
（4）、由于切削热的影响，使工件尺寸发生变化。
（5）、刀刃不锋利，造成最小切削厚度变化。
排除误差的措施是：（1）、要认真看清图纸，看图时要反复多看几遍，掌握进刀刻度盘使用方法和看清刻度格数。
（2）、根据加工余量算出切削深度，进行浅试切削，然后修正切削深度。
在试切时要细心，车出2ｍｍ～3ｍｍ进行测量，以防一刀工件报废。
（3）、量具使用前，必须仔细检查和调整零件，正确使用量具。
特别是精车时，游标卡尺和千分尺必须配合使用，以防测量时多一圈或少一圈。
（4）、不能在工件温度较高时测量，要待温度降至室温时再进行测量。
如果是精密零件，先粗车后再进行高温时效，半精车加工后要进行低温时效，然后才精车测量。
（5）、选择刀尖倒棱，刀尖圆弧半径小的刀具，精细研磨刃口，提高刀具刚性。
一种针对双摆头五轴数控机床的误差辨识方法
２ 误差辨识 方法 பைடு நூலகம்
２ ． １ 基 本误 差 辨识 方法
２ ． １ ． １基本 测量方案 标 准Ｉ Ｓ Ｏ１ ０ ７ ９ １ — ６ 『 ５ 中所 述 ，机床 主 轴相 对工 作
６ ｘ Ｓ Ａ ９ ６ ｙ Ｓ Ａ ，６ ｎ
（ １ ． 北京工业大学 ，北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ；２ ． 北京工业大学 机 电学院，北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ；３ ． 国家机床质量监督检验 中心，北京 １ ０ ０ １ ０ ２ ）
摘
要： 针 对五轴双摆头数控 机床 ，对机床旋转轴相关误差作出分析 ；设定机床各轴 ，运用齐次坐标理
Ｄ ｏ ｉ ； １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ （ 下） ． ２ ２
０ 引言
由于 五 轴 机 床 在 自由 曲面 加 工 中表 现 出 来 的 优 越 性 能 ，在 最 近 几 十 年 的 时 间 里 五 轴 机 床误 差
（ Ａ 、ｃ ） ． Ｉ ｎ ａ ｓ ａ ｋ ｉ Ｌ ３ 等 曾经指出这种五轴机床具有１ ３
种 与直 线轴 和旋转 轴 有关 的运动 误差 ， 即１ ０ 个 与旋
转 轴 相关 的运 动误 差 （６ ｘ Ｓ Ａ ￣ ＇６ ｙ Ｓ Ａ ６ ｚ Ｓ Ａ ａ ｓ Ａ ， Ｂ ｓ Ａ ， ６ ｙ Ａ Ｃ Ｂ Ａ ｃ ， Ｑ ｃ Ｙ ， １ ３ ｃ Ｙ ， Ｙ ｃ Ｙ ）和 ３ 个 与 直 线轴相关的运动误差（ ａ ，Ｂ ｚ Ｘ ，Ｙ ｚ ｘ ） 。其 中
ｌ
一
訇 似
种 针对双摆 头五轴数控机床 的误差辨识方法
浅谈数控机床几何误差的补偿方法
浅谈数控机床几何误差的补偿方法【摘要】随着我国经济的快速发展和机床加工技术的迅猛进步，数控机床作为一种加工设备已经应用广泛。
在现有的技术水平上提高机床的加工精度就成了市场竞争的主要方向。
提高数控机床精度的方法一般而言主要有两种：一种是通过提高零件设计制造和零件装配的水平来消除可能产生的误差源，称为误差防止法。
该方法一方面主要受到加工母机精度的制约；另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。
另一种叫误差补偿法，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的升级。
本文就对对数控机床几何误差产生的原因作了比较详细的分析，将系统误差的补偿方法进行了归纳和总结。
并在此基础上阐述了各类误差补偿方法的应用场合，为进一步实现机床精度的升级打下基础。
【关键词】数控机床；几何误差；误差补偿关于数控机床几何误差的补偿，不但可以改进单个零件的加工精度，加强零件的质量水平，提升企业的市场竞争能力，甚至可以提高整个机械工业的加工水平，对促进科学技术进步，提高我国的科技创新实力，继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。
有关研究表明：几何误差和由温度引起的误差约占机床总体误差的70％，其中几何误差相对较为稳定，易于进行误差补偿。
1 几何误差产生的原因1.1 机床的原始制造误差是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差，是数控机床几何误差产生的主要原因。
1.2 机床的控制系统误差包括机床轴系的伺服误差（轮廓跟随误差），数控插补算法误差。
1.3 热变形误差由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。
1.4 切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。
这种误差又称为“让刀”，它造成加工零件的形状畸变，尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时，这一误差更为严重。
1.5 机床的振动误差在切削加工时，数控机床由于工艺的柔性和工序的多变，其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域，从而激起强烈的颤振。
AC双摆角铣头C轴精度控制技术研究与应用
20茁年第2期___________________________________________________________________________________________________NCTechnology数控技术4/G 双摆角铳头C 轴精度控制技术研究与应用谢靖超（航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，四川成都610091）摘 要:数控机床各项精度相辅相成,通过对A/C 双摆角铳头C 轴精度的误差分解,针对每一项引起C 轴精度异常的原因，逐项分析误差检测方法及精度控制研究，最终将C 轴精度由局部改善变为全面改善，有效提高C 轴加工精度，避免由于C 轴精度偏差所导致的零件质量问题。
关键词:A/C 双摆角铳头;C 轴精度；误差检测;精度控制中图分类号:TH17 文献标识码:BDOI ：10.19287/j. cnki. 1005-2402.2021. 02. 029Research and application of precision control technology for C axis of A/Cdouble pendulum angel milling headXIE Jingchao(AVIC Chengdu Aircraft Industrial Group) Co., Ltd., Chengdu 610091, CHN)Abstract : The numerical control machine tools of various precision supplement each other , through the C axis errorseparation of A/C double pendulum angle milling head accuracy , for causes of each item of abnormal ac curacy of C axis , analysis error detection method and the precision of control item by item , will eventual ly improve the C axis precision by local into an overall improvement , effectively improve the C axis ma chining precision , avoid the accuracy of C axis deviation caused by the parts quality problems.Keywords ：A / C double pendulum angle milling head ； precision of C axis ； error detection ； precision control五轴数控机床是众多复杂和重要装备的工业母机,一直是国家重点关注的战略机器。
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第一作 者 ： 张楚鹏 ， 男， １ ９ ８ ８年 生 ， 硕 士研 究生 ， 主
［ ２ ］ 明名 ， 王建立 ， 张景旭 ， 等． 大 口径望远 镜光学 系统 的误差分 配与分
析［ Ｊ ］ ． 光学精密工程 ， ２ ０ ０ ９， １ ７ （ １ ） ： １ ０ ４ ． ［ ３ ］ Ｈ ｕ ｏ Ｆ Ｗ， Ｇ ｕ ｏ Ｄ Ｍ， Ｆ ｅ ｎ ｇ Ｇ，ｅ ｔ ａ １ ．Ａ ｎ ｅ ｗ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ －
精度 要求 比较 困难 ， 且 其涉及 动 态联动几 何精 度要 求 ，
并 且 制造 、 调试难 度 较 大 。 因此 ， 需 通 过误 差 预 防 、 误 差补偿 两种 途径 ， 提 高 产 品精 度 。通 过 对 产 品结 构 进
偿 。误 差 预防 主要 是从 提高 机床 自身 的制造 和装 配精 度 的角 度来 提升 加 工精 度 ； 误 差 补偿 的方 法 是 在 不改 变数 控机 床结构 和 控制 系 统 的 基础 上 ， 通 过 对 机 床运 动误 差源 分析 、 建 立 数学模 型 和计算 ， 将机 床 的空 间定
ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ．
Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ：Ａ／Ｃ Ａｘ ｉ ｓ Ｂｉ —ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ Ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｈｅ ａ ｄ；Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｉｃ ｒ Ａｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ；Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｅｒ ｒｏ ｒ；Ｅｒ ｒ ｏ ｒ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ；Ｅｒ ｒ ｏ ｒ
位误 差实 时地反 馈 到控制 系统 ， 实现 误差修 正 ， 从而 提
高机 床精 度 。
行几 何精度 制造 工艺性 分析 ， 突 出重点 项 ， 设 计合 理 的
装配 工艺方 案 ， 实现误 差预 防 ； 通 过设计 双 摆头 回转 中 心几 何误 差检 测与补偿 方 案 ， 实 现误 差补偿 目的 ， 进 而
提高 五轴 数控 机床加 工精 度 。
参
学． ２ ０ ０ ８ ．
考
文
献
ｌ ４ Ｊ 刘磊 ， 李景林 ， 吕清 涛 ， 等． 大 口径 反 射 光 学 系 统 装 调装 置 设 计 研 究
［ １ ］ 任力强． 大 口径光学曲面精密加工系统研制 ［ Ｄ ］ ． 北京 ： 北 京理工大
［ Ｊ ］ ． 光学精密工程 ， ２ ０ ０ ５ （ １ ３ ） ： １ ３ ５ ．
Ａ ／Ｃ ａ ｘ ｉ ｓ ｂ ｉ －ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ａ ｄ
ＧＵＯ Ｈｏ ｎ ｇ ｗｅ ｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｌｉ ａ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｈｏ ｎｇ ｔ ａ ｏ
（ Ｓ ＭＴ Ｃ Ｌ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ４ ２ ， Ｃ ＨＮ）
Ｃｏ ｍｐ ｅ ｎｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
随着对 加工 质量 要 求 越来 越 高 ， 五 轴 数 控 机床 加 工精度 问题 已经 成为 一个研 究热 点 。而提 高加 工精度
的方法 主要 有两 种 ： 一 种是 误差 预防 ， 另一种 是误 差补
Ａ ／ Ｃ轴双 摆头 ， 由于其 结构 复杂 性 ， 达 到产 品几 何
良好 。
关键 词 ： Ａ／ Ｃ轴 双摆 头
几何精 度 几何 误差 误 差检测 文 献标识 码 ： Ｂ
误 差补偿
中 图分类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ １ ＋ ． ７
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
工艺与检测 Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ０ Ｉ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｓ ｔ
Ａ ／ Ｃ轴 双 摆头 几 何 精 度误 差 的预 防与 补偿 方案
郭宏伟 张 亮 李洪涛
（ 沈 阳机 床 （ 集 团） 有 限责任公 司 ， 辽 宁 沈阳 １ １ ０ １ ４ ２ ） 摘 要 ： 通过 Ａ ／ Ｃ轴双 摆头 误差 预 防与误差 补偿 工艺 方案 的研究 ， 设 计 了 Ａ／ Ｃ轴 双 摆 头装 配工 艺 方案 以及 两轴 回转 中心 的误差检 测 与补偿 方案 。将 此研 究 方 案应 用 于 沈 阳机 床某 Ａ ／ Ｃ轴 双摆 头 试 制 ， 效 果