1.一种数控机床位置相关几何误差项的建模方法,包括如下步骤:步骤1、根据数控机床位置相关几何误差项性质,确定位置相关几何误差项n次多项式形式为;
其中est表示机床运动轴t在s方向上的位置相关几何误差项;t表示运动轴t运动量,t=x、y、z、α、β、γ;s=x、y、z;e=δ、ε,δ表示线性误差,ε表示角度误差;n表示多项式次数;fn表示n次多项式;bj表示多项式j次项系数;
步骤2、根据数控机床位置相关几何误差项离散数据,采用最小二乘法拟合原理得到n次多项式系数计算矩阵M,n次多项式系数计算公式表示为:B=M-1·Y
其中M表示n次多项式系数计算矩阵,B表示n次多项式系数矩阵,Y表示位置相关几何误差项离散数据矩阵;具体方法为:
步骤2.1、最小二乘法采用偏差平方和最小的原则,偏差平方和表示为:2
其中Δ表示偏差平方和;fi表示数控机床位置相关几何误差项第i个离散数据,ti表示第i个离散数据对应的自变量;fn(ti)表示ti对应的拟合多项式计算值, 表示第i个离散数据的偏差平方;p表示数控机床位置相关几何误差项离散数据数目;
步骤2.2、根据偏差平方和表达式依次对bj求偏导数得到等式:步骤2.3、对等式进行简化后得到n次多项式系数与数控机床位置相关几何误差项离散数据之间关系,表示为:
步骤2.4、将n次多项式系数与数控机床位置相关几何误差项离散数据之间关系转换为矩阵形式:
步骤2.5、建立n次多项式系数计算矩阵及数控机床位置相关几何误差项离散数据矩阵,得到n次多项式系数计算公式:B=M-1·Y
其中
步骤3、根据步骤2,结合数控机床位置相关几何误差项离散数据计算得到从1次到m次的一系列多项式,其中m表示一系列多项式中最高次数;拟合多项式的表示形式为:式中,m的值小于等于8;
步骤4、根据回归分析F检验方法,结合数控机床位置相关几何误差项离散数据,计算步骤3中得到的1次到m次的一系列多项式的F值,具体方法为:其中Fn表示n次多项式的F值, 表示机床位置相关几何误差项离散数据的平均值;
步骤5、比较1次到m次的一系列多项式的F值,找出最大F值,选择最大F值对应的多项式为该数控机床位置相关几何误差项的优化多项式模型。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床位置相关几何误差项的建模方法,其特征在于:所述步骤1中数控机床位置相关几何误差项的性质为误差数值随着运动轴位置变化而变化,在运动轴零位置处的位置相关几何误差项数值为零,从而确定位置相关几何误差项多项式形式中常数项为零。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床位置相关几何误差项的建模方法,其特征在于:所述数控机床包括三轴数控机床、五轴数控机床和多轴数控机床。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床位置相关几何误差项的建模方法,其特征在于:该建模方法适合于五轴数控机床的30项位置相关几何误差项。
5.根据权利要求1所述的一种数控机床位置相关几何误差项的建模方法,其特征在于:该建模方法适合于三轴数控机床的18项位置相关几何误差项。