总线式数控机床动态误差测量及辨识

摘要

多轴联动高速加工中，运动参数引起的机床动态误差是产生零件加工误差的重要因素。针对EtherCAT总线型数控机床，以球杆仪QC20-W和工业以太网探头工具ET2000为测量工具，建立了机床动态误差和静态误差模型。首先基于齐次坐标变换理论建立球杆仪杆长变化量与机床动、静态误差的数学关系；然后根据这两类误差的不同特性，构建了以坐标位置表达的静态误差多项式及以速度、加速度的角频率及相位表达的动态误差低阶正弦多项式。并采用小波变换针对位置信息中的噪声进行降噪处理。最后采用最小二乘理论求解误差表达式中的未知系数。结果表明，指令速度为动态误差的主要因素，加速度为次要因素。在加速度不变，指令速度由20 mm/s依次上升至40、80 mm/s时，动态误差占总误差的比例由2.13%增加到11.74%、49.15%；指令速度不变，加速度由200 mm/s~2上升至800 mm/s~2时，动态误差占比由22.72%上升至26.83%。

关键词

球杆仪 / 动态误差 / 齐次坐标变换 / 最小二乘理论 / 小波变换