五轴加工中心机误差量测与补偿方法

五轴加工中心机床误差量测以及补偿

   五轴加工中心机多了二个旋转轴，所以机构上会出现误差的地方因此而增加，同时在机台作动时，也会牵涉到除了线性移动之外，其他更加复杂的误差量；这些误差量是否经过适当补偿，都会不同程度地影响到工件的精度，且因为五轴机的动作较为复杂，所以量测这些误差量也是一项浩大工程。

1、误差项说明

   五轴加工中心机的误差分为两种，位置误差（Position Error）以及分量误差（Component Error）。位置误差来自于各轴的实际位置与理想位置之间的差异，属于静态的误差，误差量为常数；分量误差则是各轴的实际路径与理想路径之间的差异所造成，属于动态的误差，误差量为位置的函数。

   根据ISO 230-1的规范内容，上述两种误差量会以三个字符来命名，例如EAX或者XOC，这三个字符各有对应的定义，位置误差与分量误差的定义不同。

位置误差：

第一码：误差的方向

第二码：固定为0，表示为位置误差

第二码：目前讨论的轴向

分量误差：

第一码：固定为E，表示为分量误差 

第二码：误差的方向 

第三码：目前讨论的轴向

下表列出五轴加工中心机的误差数量，接下来将一一说明。

1.1直线轴误差

   直线轴的位置误差就是机构的垂直度，如图所示，XYZ三轴间的理想角度为90度，但可能因零件精度或组装过程的失误出现误差。

   直线轴的分量误差为直线轴位置的函数，包含位置的偏移以及转动 时角度的偏差，每个直线轴都有直线维度以及旋转维度各三项误差，故三轴共有十八项误差量，下图为以X轴为例的示意图。

1.2旋转轴误差

   旋转轴的位置误差包含除了自己轴心方向之外的另二轴位置偏移，以及三个轴向的转动误差，所以二个旋转轴共有十项误差量，以C轴为例，示意图如下所示。

   旋转轴的分量误差为刀尖点位置的函数，换句话说，当刀具越长， 或者加工位置离转动轴心越远时，此误差会随长度或距离而变化；每个旋转轴都有直线维度以及旋转维度各三项误差，故二轴共有十二项误差量，下图为以C轴为例之示意图。