机床与液压

作者：姜天浩，王丽梅，孙宜标

单位：沈阳工业大学电气工程学院；沈阳工业大学电气工程学院；沈阳工业大学电气工程学院

关键词：五轴数控机床;轮廓误差估计算法;在线估计;误差补偿

针对五轴联动数控机床轮廓误差估计算法通用性较差、在曲率变化剧烈区域易失效且未充分考虑刀具位姿同步性的问题，提出一种综合考虑刀具位姿的在线轮廓误差估计与补偿方法。利用各驱动轴实际位置结合机床运动学正解模型计算刀具实时位姿。将传统点对点的距离估计算法改进为空间几何特性对比法：通过将刀具指令位姿等效为空间直线段，计算实际刀位线段与前一段时间内有效切削范围内的多个理想刀位线段所围成的空间歪扭四边形面积，并以4个三角形面积之和作为其近似值。通过对比确定最小面积对应的理想刀轨点,将其作为误差补偿点，从而实现刀尖位置与刀轴方向轮廓误差的同步在线估计。将计算的位姿补偿量实时反馈至伺服系统进行偏差修正。仿真结果显示：在花瓣形复杂曲线加工中，所提方法相比传统方案的轮廓误差补偿精度较高；加入振动扰动信号后，该算法仍可将刀尖位置误差控制在10-3 mm量级，刀轴方向轮廓误差控制在10-5rad量级，并表现出更强的抗扰性能与响应速度。该方法有效提高了五轴机床在复杂路径下的加工精度与算法稳定性，曲率变化剧烈时的优势较大。

来源：2026年第4期

《机床与液压》期刊编辑部

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