Improving the Accuracy of a Five-Axis Machine Tool by Laser Tracker Calibration - Geometric Error Compensation

Abstract

En av hovedegenskapene til en velfungerende verktøymaskin er dens repeterbarhet og nøyaktighet. Når antall akser i en verktøymaskin øker, øker også potensialet for feil. Denne oppgaven fokuserer på å finne alle de geometriske feilene til en fem-akse verktøymaskin ved å bruke en vanlig laser tracker. Måleoppsettet og metoden som er brukt for å kalkulere de geometriske feilene til rotasjonsaksene er beskrevet i detalj. Variasjonen i de målte fielene blir behandlet og vurdert, og måter å redusere måleusikkerheten ved måling av aksebevegelsene i verktøymaskiner med laser tracker blir foreslått. Basert på de målte feilene utvikles det en kompensasjonsstrategi. Kompensasjonsmetoden er basert på å endre NC-koden, og Python script blir brukt til å generere kompenserte NC-data. Effektiviteten til kompensasjonsstrategien blir vist på translasjonsfeilene til de lineære aksene, og resultatene er sammenlignbare med de som andre forskere har oppnådd.

A key attribute of a well functioning machine tool is its high repeatability and accuracy. As the number of axes in a machine tool increases, so does the potential for error. This work focuses on determining the geometrical errors of all axes of a five-axis machine tool by the use of a standard laser tracker. The measuring setup and the method of calculating the errors of the rotational axes are described in detail. The variability of the measured results is evaluated, and measures for reducing the measurement uncertainty of laser tracker measurements of machine tool axis motion is proposed. Based on the measured errors, a compensation strategy is developed. The method of compensation is based on reconstruction of the NC-code, and Python scripts are used to generate the compensated NC-data. The compensation strategy's effectiveness is verified for the translational errors of the linear axes, and the results are comparable to those achieved by other researchers.