五轴数控机床测量系统的发展--外文翻译.doc

外 文 翻 译 Development of a Measurement System for Five-Axis CNC Machine Tools 五轴数控机床测量系统的发展 系　　　　　　别： 机电工程系 专业名称： 机械设计制造及其自动化专业 学生姓名： 黄少铭 学　　　　　　号： 指导教师姓名、职称： 刘渭博 完成日期 2012年1月15日 摘要 一个五洲数控机床测量系统出现在本文中。五洲数控机床被广泛应用在机械工业，但是其测量技术是很有限的。当一个五轴机床在一个多轴环境下同时工作，包括班轮轴和旋转轴，误差就会出现。因此，单轴的误差不能个别地出现。为了测量出五轴机床的几何误差，一个测量系统在本文中提出。通过设计出五洲数控机床的工作路径，误差可以同时被捕获，包括2+1（X,Y轴跟C轴）系统，3+1（X,Y,Z轴跟C轴）系统和3+2(X,Y,Z,A轴跟C轴)系统。 关键词：五轴机床，集合误差，班轮轴，旋转轴。 介绍 该机床的测量系统已经经过长时间的发展。机床的精度是非常重要的。在1982年，Brayn[1]开发出一个通过磁双球杆仪氦氖激光器 Fig.1测量系统图片 2-2.测量系统的原理 该测量系统由激光测量系统和传感器系统组成，如Fig.2图所示。传感器系统被固定在机床的轴上，激光测量系统在工作轨迹上移动。当五轴机床上的A轴和C轴工作时，工作台的角度发生很大改变。所以，测量系统必须被设计成能测量不同的角度。因此，一个6面体传感器系统被设计成梯形。组件以不同的角度安装比便测量系统能与五轴机床上的工作部件协调。 Fig.2五轴数控机床测量系统图解 2-3.传感器系统的设计 传感器系统被设计成可拆卸的。传感器系统由光电传感器，半反射镜面还有主体组成。量子点有一个主要的功能，决定入射光的二维位置以获得位移的变化。传感器系统被固定在机床的轴上。激光测量系统被固定在工作平台。传感器系统需要反馈装置的光信号去测量角度的变化。因此，一个半反射镜面被加在量子的前面。在图Fig.3中，12个光电传感器和半反射镜面安装在传感器系统的主体中。 Fig.3传感器系统图片 2-4激光测量系统的设计 激光测量系统由三角激光三角激光三角激光三角激光 Fig.4传感器系统校准过程的图片 传感器系统用三坐标标准化。如图Fig.4所示。 3-1传感器系统中的几何误差 传感器系统中心可以用三坐标测量出来。通过使用中心点作为参考，各个传感器的中心位置可以确定。绝对位置可以通过测量点与参考点的不同获得。 3-2半反射镜面的校准 传感器系统中半反射镜面节面角、偏航角的误差可以通过三坐标测量出来。然后该误差可以被消除至零。由旋转转台产生的角度误差可以通过多角镜 Fig.5 2+1轴静态动件的实验结果 4-2.静止动件3+1轴的实验结果 3+1轴是指五轴数控机床上的三条直线轴跟一条旋转轴（X,Y,Z轴跟C轴）。如图Fig.6所示，静止动件上3+1轴的可重复性可以通过测量系统获得。 Fig.6 3+1轴静态动件的实验结果 4-3.静止动件3+2轴的实验结果 3+2轴是指五轴数控机床上的三条直线轴跟两条旋转轴（X,Y,Z,A轴跟C轴）。如图Fig.7所示，静止动件上3+2轴的可重复性可以通过测量系统获得。 Fig.7 3+2轴静态动件的实验结果 五轴数控机床和测量系统的安装误差可以通过校准跟实验的结果获得。机床上的实际误差可以被计算出来。 5结论 在本文，五轴数控机床的测量系统被开发出来。机床的可重复性、标准偏差、误差可以通过测量系统获得。三轴、四轴或五轴数控机床上的误差可以用设计的工作路径检查出来。当传感器系统上六面换成八面，可以准确获得机床上的误差。通过传感器系统各个面上用两个光电传感器替换一个传感器可以获得侧倾角误差。 感谢 本工作由国家科技理事会（NSC号码：97-2623-E-150-001-IT）和经济事务部门（号码：97-EC-17-A-05-S1-098）和台湾建德工业股份有限公司提供支持。 参考资料 [1] J.B.Bryan，“一个可以测试测量系统和机床简单的方法”，精密工程第四卷第二部分，1982年。 [2]F. ouy and S.Quen，“理论模型和测绘仪几何参数的实验检验通过测量多向的障碍”，国际生产工程学会年鉴第三十五卷第一部分，393-306页，1986年。 [3]John C.Ziegert and Christopher D.Mize，“激光球：一个新的机床度量衡手段”，精密工程第十六卷，259-267页，1994年。 [4]K.C.Fan,“为数控机床和三坐标仪做滴定误差分析生成的研究，第二部分：申请”，中国社会机械工程日志，第十卷第二部分，135-144页，