合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽合肥230009
为提高XY工作台对应功能点的空间位置精度，提出了一种六自由度（6-DOF）误差在线测量方法，并建立了相应的误差补偿模型。采用激光干涉原理测量工作台X，Y轴方向的定位误差和Z轴方向的直线度误差，采用激光自准直原理测量工作台绕X，Y，Z轴转动的角度误差，从而实现6-DOF误差的在线测量。分析了6-DOF误差造成工作台对应功能点的空间位置误差，建立了基于阿贝原则和布莱恩原则的误差补偿模型。根据提出的测量方法，研制了一套高精度紧凑型的在位、在线6-DOF测量系统，将其应用于一台微纳米三坐标测量机的工作台上；以SIOS激光干涉仪为参考，对测量系统和误差补偿模型的有效性进行了实验验证，并评定了系统的不确定度。结果表明：经过6-DOF误差测量和补偿后，参考功能点在X，Y，Z向的最大位置误差由1.7 μm，3.4 μm，3 μm分别减小至65 nm，81 nm，109 nm，其扩展不确定度分别为90 nm，98 nm，158 nm（k=2）。该方法和系统可被用于提高XY工作台的精度。
XY工作台 多自由度 补偿模型 阿贝原则 XY stage multi-degree-of-freedom compensation model Abbe principle 光学 精密工程
2023, 31(12): 1761
1 大连理工大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116024
2 襄阳华中科技大学先进制造工程研究院, 湖北 襄阳 441053
为提高现有数控机床空间误差分析方法的准确度, 本文基于阿贝原则对齐次转换矩阵(HTM)几何误差补偿模型进行优化。首先, 推导出XYFZ型三轴机床适用的HTM几何误差补偿模型并给出模型正确使用的前提条件; 然后, 基于阿贝原则分析了三轴机床的空间误差传递机理, 指出阿贝误差对机床定位精度的影响, 给出理论计算公式并在机床运动轴上进行实验验证; 最后, 基于阿贝原则和布莱恩原则对现有的HTM几何误差补偿模型进行优化, 采用该模型拟合体对角线空间误差, 并与实测机床体对角线误差进行对比验证。现有HTM几何补偿模型可将机床空间误差由41.15 μm补偿至16.37 μm, 补偿率为60.22%; 优化后的补偿模型可将机床空间误差补偿至5.32 μm, 补偿率为87.07%, 提高了26.85%。实验结果表明, 优化后的补偿模型更加合理, 进一步改善了空间误差的补偿精度。
数控机床 几何误差 补偿模型 阿贝原则 CNC machine tools geometric error compensation model Abbe principle
