五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜曲面零件的重要加工裝備，在航空、航天、能源、船舶、汽車和醫(yī)療器械等領(lǐng)域都發(fā)揮重要的作用，其刀尖點(diǎn)位置精度和刀軸方向精度是保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵。目前常見的機(jī)床精度測(cè)量?jī)x器，如球桿儀、激光跟蹤干涉儀、R-test旋轉(zhuǎn)軸檢測(cè)儀都只針對(duì)刀尖點(diǎn)位置誤差進(jìn)行測(cè)量，而忽略了刀軸方向誤差。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種刀尖點(diǎn)位置誤差和刀軸姿態(tài)誤差同時(shí)測(cè)量裝置，并進(jìn)行機(jī)床誤差評(píng)估等理論研究。

設(shè)計(jì)一種刀尖點(diǎn)位置誤差和刀軸姿態(tài)誤差同時(shí)測(cè)量裝置，包括裝置的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，測(cè)量原理設(shè)計(jì)，裝置標(biāo)定方法，數(shù)控系統(tǒng)軟件二次開發(fā)等，實(shí)現(xiàn)0.005mm位置測(cè)量精度和0.003°角度測(cè)量精度的技術(shù)指標(biāo)。此外，還要對(duì)五軸機(jī)床的誤差進(jìn)行分析和評(píng)估，包括機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)誤差的辨識(shí)方法，機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差綜合測(cè)評(píng)方法，機(jī)床空間誤差和伺服控制誤差的補(bǔ)償方法等。

提出了五軸龍門機(jī)床刀尖點(diǎn)位置和刀軸姿態(tài)測(cè)量原理及標(biāo)定方法；設(shè)計(jì)了測(cè)量裝置的外殼和電氣系統(tǒng)，對(duì)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析和優(yōu)化；基于西門子 SINUMERIK 840D 數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行軟件二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量裝置與數(shù)控系統(tǒng)的無線通訊；提出了基于刀尖點(diǎn)位置誤差和刀軸方向誤差測(cè)量數(shù)據(jù)的機(jī)床位置無關(guān)誤差辨識(shí)方法；分析了錐形測(cè)量軌跡和S形測(cè)量軌跡對(duì)機(jī)床不同誤差源的靈敏度；對(duì)機(jī)床的誤差補(bǔ)償進(jìn)行了理論分析；測(cè)量裝置在 AC 雙擺頭五軸龍門機(jī)床上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，靜態(tài)測(cè)量精度達(dá)到0.005mm位置測(cè)量精度和0.003°角度測(cè)量精度。