仪器仪表学报

作者：倪俊涛，项四通，陈科鉴，张海南，杨建国

单位：倪俊涛,1.宁波大学机械工程与力学学院宁波315211； 2.宁波市微纳运动与智能控制重点实验室宁波31521,2190613049@qq.com,项四通,1.宁波大学机械工程与力学学院宁波315211； 2.宁波市微纳运动与智能控制重点实验室宁波31521,xiangsitong@nbu.edu.cn,陈科鉴,1.宁波大学机械工程与力学学院宁波315211； 2.宁波市微纳运动与智能控制重点实验室宁波31521,,张海南,1.宁波大学机械工程与力学学院宁波315211； 2.宁波市微纳运动与智能控制重点实验室宁波31521,,杨建国,上海交通大学机械与动力工程学院上海200240,

关键词：五轴数控机床;旋转轴;几何误差;自标定;塔形工件

基金：国家自然科学基金面上项目（52175470）资助

随着制造业精度要求的提高，五轴机床几何误差的高效辨识是实现精密加工的重要基础。提出一种基于塔形工件的自标定方法,能够同步辨识旋转轴(C轴)、线性轴及工件的几何误差。该方法通过设计五层阶梯状塔形工件,结合线性轴三维体积误差模型,将线性轴误差离散表示于三维网格节点上,并利用多角度探测数据构建超定方程组,采用最小二乘法实现误差参数的高效估计。实验成功辨识了C轴的4项位置无关几何误差和6项位置相关几何误差,同时量化了线性轴与工件的几何误差。实验结果表明,该方法在重复装夹条件下对C轴误差辨识具有良好的稳定性,具备长期监测能力。为进一步验证其准确性,以盘形工件为对照开展误差对比实验,结果显示两者在误差辨识结果上的平均吻合度达到89.8%,验证了该方法的准确性。结合蒙特卡洛模拟进行不确定度分析,表明该方法在测量系统误差和环境扰动下仍具有良好的鲁棒性和可靠性。该方法无需依赖高端测量设备或复杂路径规划,支持工件重复装夹和自动化测量,具有操作简单、成本低、适应性强等优势,为五轴机床几何误差的高效辨识提供了实用可行的技术方案。

来源：2025年第5期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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