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双摆台五轴磁流变机床结构参数标定方法研究

曾靖超 伍剑波

曾靖超, 伍剑波. 双摆台五轴磁流变机床结构参数标定方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (7): 141-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.024
引用本文: 曾靖超, 伍剑波. 双摆台五轴磁流变机床结构参数标定方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (7): 141-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.024
ZENG Jingchao, WU Jianbo. Research on the calibration method of structural parameters of five-axis magnetorheological machine tool with double swing table[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (7): 141-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.024
Citation: ZENG Jingchao, WU Jianbo. Research on the calibration method of structural parameters of five-axis magnetorheological machine tool with double swing table[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (7): 141-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.024

双摆台五轴磁流变机床结构参数标定方法研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.024
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(52005463);国家重点研发计划(2017YFA0701200)
详细信息
    作者简介:

    曾靖超,男,1997年生,硕士研究生,主要从事超精密加工与检测方面的研究。E-mail:zengjingchao97@yeah.net

    通讯作者:

    伍剑波,男,1986年生,博士,教授,主要从事面向航空航天、石油行业智能传感原理与仪器装备开发方面的研究。E-mail:wujianbo@scu.edu.cn

  • 中图分类号: TH161,TN249

Research on the calibration method of structural parameters of five-axis magnetorheological machine tool with double swing table

  • 摘要: 为实现AB双摆台磁流变机床五轴联动结构参数的快速精确标定,建立了1种高效准确的测量方法。通过分析机床结构特点及现有方法存在的问题,对目标标定参数进行分解,利用激光位移传感器与在机测头分别建立了A轴与测头、测头与抛光点、B轴与抛光点标定方法及模型。在此基础上,开展标定及验证实验,在验证试验中,实际值与预测值在XYZ方向误差均小于6 μm。实验结果表明该结构参数标定方法简单可靠,满足磁流变机床的使用需求。

     

  • 图  1  千分表测量示意图

    图  2  机床与抛光轮结构示意图

    图  3  抛光点轴向位置标定示意图

    图  4  标定测量计算原理示意图

    图  5  激光位移传感器测量系统

    图  6  激光位移传感器测量抛光轮XZ方向最低点

    图  7  激光位移传感器测量界面

    图  8  不同B轴角度下抛光轮坐标预测值与实际值对比示意图

    表  1  不同A轴角度下测头坐标值以及对应偏移量

    A/(°)Y/mmΔY/mmZ/mmΔZ/mm
    0左:−502.6980−193.5990
    10−404.28298.416−227.58−33.981
    15−357.667145.031−250.869−57.270
    20−313.257189.441−278.132−84.533
    0右:−704.3540−193.5990
    −10−807.178−102.824−177.22916.370
    −15−859.267−154.913−175.82517.774
    −20−911.283−206.929−178.95914.640
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    表  2  不同A轴角度下结构参数计算值

    序号A/(°)Yma/mmZma/mm
    110−144.994−579.440
    215−144.989−579.445
    320−144.985−579.453
    4−10−144.967−579.456
    5−15−144.960−579.453
    6−20−144.978−579.456
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    表  3  不同B轴角度下抛光轮最低点坐标值以及对应偏移量

    序号B/(°)X/mmΔX/mmZ/mmΔZ/mm
    10−290.9670−85.2960
    210−264.862−26.105−87.6902.394
    315−252.070−38.897−90.5845.288
    420−239.573−51.394−94.5829.286
    5−10−317.09226.125−87.4682.172
    6−15−329.91438.947−90.2534.957
    7−20−342.44251.475−94.1468.850
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    表  4  不同B轴角度下结构参数计算值

    序号B/(°)Xwb/mmZwb/mm
    110−0.629−150.387
    215−0.632−150.376
    320−0.635−150.377
    4−10−0.649−150.391
    5−15−0.647−150.393
    6−20−0.642−150.390
    平均相对位置关系(Xwb, Zwb)−0.639−150.385
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    表  5  不同A轴角度下测头Y向坐标预测与实际值

    A/(°)预测位置Y/mm实际位置Y'/mmΔY/mm
    16−348.601 9~
    −348.590 5
    −348.5910
    −9−796.796 1~
    −796.773 7
    −796.7900
    −22−931.987 8~
    −931.965 4
    −931.9820
    下载: 导出CSV

    表  6  不同A轴角度下测头Z向坐标预测与实际值

    A/(°)预测位置Z/mm实际位置Z'/mmΔZ/mm
    16−256.017 2~
    −255.997 8
    −256.0040
    −9−178.054 3~
    −178.052 3
    −178.059−0.004 7
    −22−181.483 8~
    −181.480 6
    −181.4810
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    表  7  不同B轴角度下抛光轮X方向最低点坐标预测值与实际值

    B/(°)预测位置X/mm实际位置X'/mmΔX/mm
    17−247.029 4~
    −247.023 8
    −247.0210.002 8
    −12−322.250 7~
    −322.244 9
    −322.252−0.001 3
    −22−347.351 6~
    −347.346 0
    −347.3500
    下载: 导出CSV

    表  8  不同B轴角度下抛光轮Z方向最低点坐标预测值与实际值

    B/(°)预测位置Z/mm实际位置Z'/mmΔZ/mm
    17−92.055 2~
    −92.053 2
    −92.058−0.002 8
    −12−88.449 8~
    −88.448 6
    −88.455−0.005 2
    −22−96.007 8~
    −96.005 6
    −96.0050.000 6
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  • 收稿日期:  2021-12-30
  • 录用日期:  2022-05-11

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