一種ca擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及數(shù)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法。用于通過簡單的測量設(shè)備，并通過測量設(shè)備的偏離方向，通過查表方式高效的完成CA擺頭五軸機床結(jié)構(gòu)誤差的校驗，通過無誤差運動學(xué)模型和含誤差運動學(xué)模型對五軸機床結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)合旋轉(zhuǎn)軸的運動區(qū)間和運動方向，分析測量點的移動方向，求實際上機床誤差校對所需的各補償量的移動方向，以完成機床結(jié)構(gòu)誤差參數(shù)的校對。本發(fā)明使用校驗棒等簡易的測量設(shè)備，即可應(yīng)用本發(fā)明方法，有效準確的測量得到各誤差項的偏離情況。
【專利說明】一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]五軸聯(lián)動數(shù)控機床由于其具有加工精密度高，速度快和較大的靈活性，經(jīng)濟效益高等諸多優(yōu)點，在電力、船舶、航空航天等各領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。高精度雙擺頭作為五軸聯(lián)動機床中的關(guān)鍵部件，其發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量五軸機床性能的一項重要指標。
[0003]在進行高精度CA擺頭五軸機床裝配時，保證兩旋轉(zhuǎn)軸中心在設(shè)計的位置上，另外使主軸旋轉(zhuǎn)中心線與C軸旋轉(zhuǎn)中心線完全重合是十分困難的，會存在偏差。這種五軸機床精度偏差會導(dǎo)致刀心點位置的偏置，影響加工效果。為保證五軸加工精度，必須通過數(shù)控系統(tǒng)完成對這些誤差進行補償。一般來說現(xiàn)有的系統(tǒng)均可完成對以上誤差的補償，但是現(xiàn)有的測量方法操作復(fù)雜，費時且效率低。例如，Siemens系統(tǒng)的CYCLE996功能可以借助高精度3D探頭來完成誤差的測量和結(jié)構(gòu)參數(shù)的校對，但是基于3D探頭的測量方案，成本昂貴，測試周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有校驗和優(yōu)化方法的不足之處，本發(fā)明提供一種用于具有CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床的校驗方法，利用校驗棒、千分表等簡單機床測量設(shè)備，根據(jù)所提供的方法，即可校驗五軸機床是否存在誤差，以及存在何種誤差，并給出軸偏離的方向，以指導(dǎo)對機床的調(diào)整，消除機床誤差。
`[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法，包括以下步驟:
[0006]保持C軸角度為0，A軸從O度轉(zhuǎn)到90度，保持刀心點不動，記錄刀心點的偏離方向；保持C軸角度為0，A軸從O度轉(zhuǎn)到-90度，保持刀心點不動，記錄刀心點的偏離方向；
[0007]根據(jù)記錄的上述刀心點的偏離方向，通過查找刀心點在y、z軸的偏離方向和δ Iy與S Iz偏離方向的對應(yīng)關(guān)系，得到3仁和δ Iz的偏離方向；所述SlySA軸旋轉(zhuǎn)中心到刀軸旋轉(zhuǎn)中心在y方向上的誤差，所述S Iz為々軸旋轉(zhuǎn)中心到刀軸旋轉(zhuǎn)中心在Z方向上的誤差;
[0008]根據(jù)δ ly、δ 1Ζ的偏離方向，反方向調(diào)整機床結(jié)構(gòu)，消除誤差δ ly、δ 1Ζ ；
[0009]保持A軸角度為0，C軸從O度轉(zhuǎn)到360度，保持刀心點不動，記錄刀心點的偏離方向；根據(jù)記錄的該刀心點的偏離情況，通過查找刀心點在x、y軸的偏離方向和δ hx+ δ Ix與δ hy偏離方向的對應(yīng)關(guān)系，得到δ hx+ δ 1Χ、δ hy的偏離方向；所述δ hx+ δ Ix為C軸旋轉(zhuǎn)中心到刀軸旋轉(zhuǎn)中心在X方向上的誤差，所述S hy為C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心在y方向上的誤差；
[0010]根據(jù)δ?!χ+δ 1X、Shy的偏離方向，反方向調(diào)整機床結(jié)構(gòu)，消除誤差δ?!χ+δ?χ、Shy。[0011]所述保持刀心點不動的情況下，線性軸進給量的相應(yīng)值為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法，其特征在于:包括以下步驟: 保持C軸角度為O，A軸從O度轉(zhuǎn)到90度，保持刀心點不動，記錄刀心點的偏離方向；保持C軸角度為0，A軸從O度轉(zhuǎn)到-90度，保持刀心點不動，記錄刀心點的偏離方向； 根據(jù)記錄的上述刀心點的偏離方向，通過查找刀心點在1、z軸的偏離方向和δ Iy與δ Iz偏離方向的對應(yīng)關(guān)系，得到δ仁和δ Iz的偏離方向；所述δ IySA軸旋轉(zhuǎn)中心到刀軸旋轉(zhuǎn)中心在y方向上的誤差，所述δ Iz為々軸旋轉(zhuǎn)中心到刀軸旋轉(zhuǎn)中心在ζ方向上的誤差； 根據(jù)δ ly、δ Iz的偏離方向，反方向調(diào)整機床結(jié)構(gòu)，消除誤差δ ly、δ Iz ； 保持A軸角度為0，C軸從O度轉(zhuǎn)到360度，保持刀心點不動，記錄刀心點的偏離方向；根據(jù)記錄的該刀心點的偏離情況，通過查找刀心點在x、y軸的偏離方向和Shx+S ^與Shy偏離方向的對應(yīng)關(guān)系，得到S hx+ δ 1χ、δ hy的偏離方向；所述δ hx+ δ Ix為C軸旋轉(zhuǎn)中心到刀軸旋轉(zhuǎn)中心在X方向上的誤差，所述S hy為C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心在y方向上的誤差； 根據(jù)Shx+Slx、Shy的偏離方向，反方向調(diào)整機床結(jié)構(gòu)，消除誤差δ?!χ+δ?χ、Shy。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法，其特征在于:所述保持刀心點不動的情況下，線性軸進給量的相應(yīng)值為:
IQrt + (lx + hx) - (Λχ + /x) cos Oc + hy sin Oc + Iy cos Qa sin Qc — (-Lt +1:) sin θα sin QcY= Qy0 + Iy + hy-{hx+ Iz) sin Oc — hy cos Qc — Iy cos Qa cos 死 + (—4 + ) cos Qc sin Qa( 9 )T1.Q:o -Lt+1- — Iy sin Qa — (-Lt + L) cos θα_ 其中，(hx，hy，hz)為C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心的偏移矢量，(lx，ly，lz)為A軸旋轉(zhuǎn)中心到主軸旋轉(zhuǎn)中心的偏移矢量，(Qx0, Qytl, QJ為理想情況下初始刀心點坐標，Lt為實際刀具長度。Θ。、0a分別為C軸、A軸的旋轉(zhuǎn)角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法，其特征在于:所述刀心點的偏離方向通過刀心點測量設(shè)備獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法，其特征在于:所述查找刀心點在1、z軸的偏離方向和δ Iy與δ Iz偏離方向的對應(yīng)關(guān)系為: 在A軸從O度轉(zhuǎn)到90度的情況下，如果刀心點在y軸的偏離方向由正變負，且刀心點在z軸的偏離方向一直為正，另外，在A軸從O度轉(zhuǎn)到-90度的情況下，刀心點在y軸的偏離方向一直為負，且刀心點在z軸的偏離方向由負變正，則A軸旋轉(zhuǎn)中心到刀心點的Y向偏離δ Iz為正值，Z向偏離δ Iz為負值； 在A軸從O度轉(zhuǎn)到90度的情況下，如果刀心點在y軸的偏離方向一直為負，且刀心點在z軸的偏離方向由正變負，另外，在A軸從O度轉(zhuǎn)到-90度的情況下，刀心點在y軸的偏離方向由正變負，且刀心點在z軸的偏離方向一直為負，則A軸旋轉(zhuǎn)中心到刀心點的Y向偏離S Iy為正值，Z向偏離δ Iz為正值； 在A軸從O度轉(zhuǎn)到90度的情況下，如果刀心點在y軸的偏離方向由負變正，且刀心點在z軸的偏離方向一直為負，另外 ，在A軸從O度轉(zhuǎn)到-90度的情況下，刀心點在I軸的偏離方向一直為正，且刀心點在z軸的偏離方向由正變負，則A軸旋轉(zhuǎn)中心到刀心點的Y向偏離δ Iz為負值，Z向偏離δ Iz為正值； 在A軸從O度轉(zhuǎn)到90度的情況下，如果刀心點在y軸的偏離方向一直為正，且刀心點在Z軸的偏離方向由負變正，另外，在A軸從O度轉(zhuǎn)到-90度的情況下，刀心點在y軸的偏離方向由負變正，且刀心點在z軸的偏離方向一直為正，則A軸旋轉(zhuǎn)中心到刀心點的Y向偏離δ Iz為負值，Z向偏離δ Iz為負值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CA擺頭結(jié)構(gòu)五軸機床誤差的校驗方法，其特征在于:所述刀心點在X、y軸的偏離方向和δ hx+ δ Ix與δ hy偏離方向的對應(yīng)關(guān)系為: 在C軸從O度轉(zhuǎn)到360度的情況下，如果刀心點在X軸的偏離方向由正變負，且刀心點在y軸的偏離方向由正變負，則C軸到刀心點X方向的偏離Shx+δ Ix為正值，且C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心Y方向的偏置δ hy為負值； 在C軸從O度轉(zhuǎn)到360度的情況下，如果刀心點在X軸的偏離方向由負變正，且刀心點在y軸的偏離方向由正變負，則C軸到刀心點X方向的偏離Shx+δ Ix為正值，且C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心Y方向的偏置δ hy為正值； 在C軸從O度轉(zhuǎn)到360度的情況下，如果刀心點在X軸的偏離方向由負變正，且刀心點在y軸的偏離方向由負變正，則C軸到刀心點X方向的偏離Shx+δ Ix為負值，且C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心Y方向的偏置δ hy為正值； 在C軸從O度轉(zhuǎn)到360度的情況 下，如果刀心點在X軸的偏離方向由正變負，且刀心點在I軸的偏離方向由負變正，則C軸到刀心點X方向的偏離δ hx+ δ Ix為負值，且C軸旋轉(zhuǎn)中心到A軸旋轉(zhuǎn)中心Y方向的偏置δ hy為負值。
【文檔編號】B23Q17/00GK103809513SQ201210445843
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】王品, 鄭飂默, 劉峰, 韓文業(yè), 李濱 申請人:沈陽高精數(shù)控技術(shù)有限公司