1.一种数控机床旋转轴垂直度误差建模方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、结合旋转轴运动性质,根据垂直度误差几何定义分析垂直度误差对旋转轴运动的影响;
步骤2、建立垂直度误差影响下旋转轴实际运动的齐次变换矩阵,表示为围绕任意一条直线进行旋转运动的齐次变换矩阵:其中T表示旋转轴实际运动的齐次变换矩阵,L=[lx,ly,lz]T,表示垂直度误差影响下旋转轴实际运动轴轴线的单位方向向量,表示旋转轴旋转角度;
步骤3、选择数控机床旋转轴的类型,根据旋转轴的类型进入步骤4、5和6中相应步骤;
步骤4、当选择旋转轴的类型为A轴时,根据A轴垂直度误差分布,结合步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,建立A轴的垂直度误差影响下的实际运动轴轴线的单位方向向量,包含步骤:步骤4.1、根据步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,A轴与Z轴之间的垂直度误差Saz,可看作是A轴的实际运动轴线与A轴坐标系x-y平面的夹角;
步骤4.2、根据步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,A轴与Y轴之间的垂直度误差Say的具体影响为:A轴的实际运动轴轴线与机床理想Y轴不互相垂直,两者在x-y平面内夹角为90°+Say;
步骤4.3、根据A轴垂直度误差Saz和Say的具体影响,建立A轴的垂直度误差影响下实际运动轴轴线的单位方向向量为:LA=[cos(Saz)cos(Say),-cos(Saz)sin(Say),-sin(Saz)]T步骤5、当选择旋转轴的类型为B轴时,根据B轴垂直度误差分布,结合步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,建立B轴的垂直度误差影响下的实际运动轴轴线的单位方向向量;
步骤6、当选择旋转轴的类型为C轴时,根据C轴垂直度误差分布,结合步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,建立C轴的垂直度误差影响下的实际运动轴轴线的单位方向向量;
步骤7、将数控机床旋转轴垂直度误差影响下的实际运动轴轴线的单位方向向量带代入旋转轴实际运动的齐次变换矩阵,建立数控机床旋转轴垂直度误差模型。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床旋转轴垂直度误差建模方法,其特征在于:所述步骤1中旋转轴运动性质是驱动旋转轴围绕轴本身坐标系中某条坐标轴进行转动,本身坐标系原点位置不会发生变化;垂直度误差对旋转轴运动的影响是偏转旋转轴的转动轴线方向,使得旋转轴围绕另一条由垂直度误差决定的直线旋转。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床旋转轴垂直度误差建模方法,其特征在于:所述步骤3中数控机床旋转轴类型为A轴、B轴和C轴。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床旋转轴垂直度误差建模方法,其特征在于:所述步骤5中根据B轴垂直度误差分布,结合步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,建立B轴的垂直度误差影响下实际运动轴轴线的单位方向向量,包括步骤:步骤5.1、根据步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,B轴与X轴之间的垂直度误差Sbx,可看作是B轴的实际运动轴线与B轴坐标系y-z平面的夹角;
步骤5.2、根据步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,B轴与Z轴之间的垂直度误差Sbz的具体影响为:B轴的实际运动轴轴线与机床理想Z轴不互相垂直,两者在y-z平面内夹角为90°+Sbz;
步骤5.3、根据B轴垂直度误差Sbx和Sbz的具体影响,建立B轴的垂直度误差影响下实际运动轴轴线的单位方向向量为:T
LB=[-sin(Sbx),cos(Sbx)cos(Sbz),-cos(Sbx)sin(Sbz)]。
5.根据权利要求1所述的数控机床旋转轴垂直度误差建模方法,其特征在于:所述步骤
6中根据C轴垂直度误差分布,结合步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,建立C轴的垂直度误差影响下实际运动轴轴线的单位方向向量,包括步骤:步骤6.1、根据步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,C轴与X轴之间的垂直度误差Scx,可看作是C轴实际运动轴线与C轴坐标系y-z平面的夹角;
步骤6.2、根据步骤1中垂直度误差对旋转轴运动的影响,C轴与Y轴之间的垂直度误差Scy的具体影响为:C轴的实际运动轴轴线与机床理想Y轴不互相垂直,两者在y-z平面内夹角为90°+Scy;
步骤6.3、根据C轴垂直度误差Scx和Scy的具体影响,建立C轴的垂直度误差影响下实际运动轴轴线的单位方向向量为:LC=[-sin(Scx),-cos(Scx)sin(Scy),cos(Scx)cos(Scy)]T。
6.根据权利要求1所述的数控机床旋转轴垂直度误差建模方法,其特征在于:所述步骤
7中结合旋转轴旋转角度和旋转轴垂直度误差影响下实际运动轴轴线的单位方向向量,计算旋转轴实际运动的齐次变换矩阵,得到旋转轴垂直度误差模型。