一种ca摆头结构五轴机床误差的校验方法
【专利摘要】本发明涉及数控【技术领域】，具体地说是一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法。用于通过简单的测量设备，并通过测量设备的偏离方向，通过查表方式高效的完成CA摆头五轴机床结构误差的校验，通过无误差运动学模型和含误差运动学模型对五轴机床结构进行分析，结合旋转轴的运动区间和运动方向，分析测量点的移动方向，求实际上机床误差校对所需的各补偿量的移动方向，以完成机床结构误差参数的校对。本发明使用校验棒等简易的测量设备，即可应用本发明方法，有效准确的测量得到各误差项的偏离情况。
【专利说明】一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控【技术领域】，具体地说是一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法。
【背景技术】
[0002]五轴联动数控机床由于其具有加工精密度高，速度快和较大的灵活性，经济效益高等诸多优点，在电力、船舶、航空航天等各领域都具有广泛的应用。高精度双摆头作为五轴联动机床中的关键部件，其发展水平已经成为衡量五轴机床性能的一项重要指标。
[0003]在进行高精度CA摆头五轴机床装配时，保证两旋转轴中心在设计的位置上，另外使主轴旋转中心线与C轴旋转中心线完全重合是十分困难的，会存在偏差。这种五轴机床精度偏差会导致刀心点位置的偏置，影响加工效果。为保证五轴加工精度，必须通过数控系统完成对这些误差进行补偿。一般来说现有的系统均可完成对以上误差的补偿，但是现有的测量方法操作复杂，费时且效率低。例如，Siemens系统的CYCLE996功能可以借助高精度3D探头来完成误差的测量和结构参数的校对，但是基于3D探头的测量方案，成本昂贵，测试周期长。
【发明内容】
[0004]针对现有校验和优化方法的不足之处，本发明提供一种用于具有CA摆头结构五轴机床的校验方法，利用校验棒、千分表等简单机床测量设备，根据所提供的方法，即可校验五轴机床是否存在误差，以及存在何种误差，并给出轴偏离的方向，以指导对机床的调整，消除机床误差。
`[0005]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法，包括以下步骤:
[0006]保持C轴角度为0，A轴从O度转到90度，保持刀心点不动，记录刀心点的偏离方向；保持C轴角度为0，A轴从O度转到-90度，保持刀心点不动，记录刀心点的偏离方向；
[0007]根据记录的上述刀心点的偏离方向，通过查找刀心点在y、z轴的偏离方向和δ Iy与S Iz偏离方向的对应关系，得到3仁和δ Iz的偏离方向；所述SlySA轴旋转中心到刀轴旋转中心在y方向上的误差，所述S Iz为々轴旋转中心到刀轴旋转中心在Z方向上的误差;
[0008]根据δ ly、δ 1Ζ的偏离方向，反方向调整机床结构，消除误差δ ly、δ 1Ζ ；
[0009]保持A轴角度为0，C轴从O度转到360度，保持刀心点不动，记录刀心点的偏离方向；根据记录的该刀心点的偏离情况，通过查找刀心点在x、y轴的偏离方向和δ hx+ δ Ix与δ hy偏离方向的对应关系，得到δ hx+ δ 1Χ、δ hy的偏离方向；所述δ hx+ δ Ix为C轴旋转中心到刀轴旋转中心在X方向上的误差，所述S hy为C轴旋转中心到A轴旋转中心在y方向上的误差；
[0010]根据δ?!χ+δ 1X、Shy的偏离方向，反方向调整机床结构，消除误差δ?!χ+δ?χ、Shy。[0011]所述保持刀心点不动的情况下，线性轴进给量的相应值为:
[0012]
【权利要求】
1.一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法，其特征在于:包括以下步骤: 保持C轴角度为O，A轴从O度转到90度，保持刀心点不动，记录刀心点的偏离方向；保持C轴角度为0，A轴从O度转到-90度，保持刀心点不动，记录刀心点的偏离方向； 根据记录的上述刀心点的偏离方向，通过查找刀心点在1、z轴的偏离方向和δ Iy与δ Iz偏离方向的对应关系，得到δ仁和δ Iz的偏离方向；所述δ IySA轴旋转中心到刀轴旋转中心在y方向上的误差，所述δ Iz为々轴旋转中心到刀轴旋转中心在ζ方向上的误差； 根据δ ly、δ Iz的偏离方向，反方向调整机床结构，消除误差δ ly、δ Iz ； 保持A轴角度为0，C轴从O度转到360度，保持刀心点不动，记录刀心点的偏离方向；根据记录的该刀心点的偏离情况，通过查找刀心点在x、y轴的偏离方向和Shx+S ^与Shy偏离方向的对应关系，得到S hx+ δ 1χ、δ hy的偏离方向；所述δ hx+ δ Ix为C轴旋转中心到刀轴旋转中心在X方向上的误差，所述S hy为C轴旋转中心到A轴旋转中心在y方向上的误差； 根据Shx+Slx、Shy的偏离方向，反方向调整机床结构，消除误差δ?!χ+δ?χ、Shy。
2.根据权利要求1所述的一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法，其特征在于:所述保持刀心点不动的情况下，线性轴进给量的相应值为:
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)为C轴旋转中心到A轴旋转中心的偏移矢量，(lx，ly，lz)为A轴旋转中心到主轴旋转中心的偏移矢量，(Qx0, Qytl, QJ为理想情况下初始刀心点坐标，Lt为实际刀具长度。Θ。、0a分别为C轴、A轴的旋转角度。
3.根据权利要求1所述的一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法，其特征在于:所述刀心点的偏离方向通过刀心点测量设备获得。
4.根据权利要求1所述的一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法，其特征在于:所述查找刀心点在1、z轴的偏离方向和δ Iy与δ Iz偏离方向的对应关系为: 在A轴从O度转到90度的情况下，如果刀心点在y轴的偏离方向由正变负，且刀心点在z轴的偏离方向一直为正，另外，在A轴从O度转到-90度的情况下，刀心点在y轴的偏离方向一直为负，且刀心点在z轴的偏离方向由负变正，则A轴旋转中心到刀心点的Y向偏离δ Iz为正值，Z向偏离δ Iz为负值； 在A轴从O度转到90度的情况下，如果刀心点在y轴的偏离方向一直为负，且刀心点在z轴的偏离方向由正变负，另外，在A轴从O度转到-90度的情况下，刀心点在y轴的偏离方向由正变负，且刀心点在z轴的偏离方向一直为负，则A轴旋转中心到刀心点的Y向偏离S Iy为正值，Z向偏离δ Iz为正值； 在A轴从O度转到90度的情况下，如果刀心点在y轴的偏离方向由负变正，且刀心点在z轴的偏离方向一直为负，另外 ，在A轴从O度转到-90度的情况下，刀心点在I轴的偏离方向一直为正，且刀心点在z轴的偏离方向由正变负，则A轴旋转中心到刀心点的Y向偏离δ Iz为负值，Z向偏离δ Iz为正值； 在A轴从O度转到90度的情况下，如果刀心点在y轴的偏离方向一直为正，且刀心点在Z轴的偏离方向由负变正，另外，在A轴从O度转到-90度的情况下，刀心点在y轴的偏离方向由负变正，且刀心点在z轴的偏离方向一直为正，则A轴旋转中心到刀心点的Y向偏离δ Iz为负值，Z向偏离δ Iz为负值。
5.根据权利要求1所述的一种CA摆头结构五轴机床误差的校验方法，其特征在于:所述刀心点在X、y轴的偏离方向和δ hx+ δ Ix与δ hy偏离方向的对应关系为: 在C轴从O度转到360度的情况下，如果刀心点在X轴的偏离方向由正变负，且刀心点在y轴的偏离方向由正变负，则C轴到刀心点X方向的偏离Shx+δ Ix为正值，且C轴旋转中心到A轴旋转中心Y方向的偏置δ hy为负值； 在C轴从O度转到360度的情况下，如果刀心点在X轴的偏离方向由负变正，且刀心点在y轴的偏离方向由正变负，则C轴到刀心点X方向的偏离Shx+δ Ix为正值，且C轴旋转中心到A轴旋转中心Y方向的偏置δ hy为正值； 在C轴从O度转到360度的情况下，如果刀心点在X轴的偏离方向由负变正，且刀心点在y轴的偏离方向由负变正，则C轴到刀心点X方向的偏离Shx+δ Ix为负值，且C轴旋转中心到A轴旋转中心Y方向的偏置δ hy为正值； 在C轴从O度转到360度的情况 下，如果刀心点在X轴的偏离方向由正变负，且刀心点在I轴的偏离方向由负变正，则C轴到刀心点X方向的偏离δ hx+ δ Ix为负值，且C轴旋转中心到A轴旋转中心Y方向的偏置δ hy为负值。
【文档编号】B23Q17/00GK103809513SQ201210445843
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】王品, 郑飂默, 刘峰, 韩文业, 李滨 申请人:沈阳高精数控技术有限公司