一种用于五轴联动插补误差补偿的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械制造领域，特别是涉及一种用于五轴联动插补误差补偿的方法。
【背景技术】
[0002] 随着机械行业的不断发展，制造行业对零件加工精度要求不断提升，零件结构也 日趋复杂，这样在制造加工过程中使用五坐标加工中心频率越来越高，也对设备精度提出 很高要求，尤其在航空产品中，零件空间机构尺寸精度和位置精度达到〇. 005mm-0. 025mm， 这样高精度尺寸和技术要求需要克服机床自身的机械误差、重复定位误差和机床中心数误 差带来的加工误差，机床自身的机械误差可以通过对机床的X轴、Y轴、Z轴分别测得偏差 值，然后进行补偿，但由于五轴联动中刀具所在的角度和位置千变万化，每改变一次位置均 会存在联动插补误差，重复定位误差及联动插补误差在加工中无法人为直接发现和消除， 导致零件加工不合格，影响使用。
[0003] 因此，有必要设计一种用于五轴联动插补误差补偿的方法，以解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种通过预先测量误差并进行计算补偿空 间误差，提高零件合格率的用于五轴联动插补误差补偿的方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种用于五轴联动插补误差补偿的方法，包括：
[0007] 步骤一：将零件安装于机床的工作台上，测量表安装于机床的主轴中心；
[0008] 步骤^:将所述王轴移动到待加工位置；
[0009] 步骤三：沿所述主轴方向打表，使所述测量表沿所述零件的已加工轮廓移动，并测 得所述测量表的移动路径与所述已加工轮廓在轴向和周向上的偏差值；
[0010] 步骤四：计算出所述偏差值在平面坐标系中的补偿值，将所述补偿值补偿到机床 的数控程序中。
[0011] 进一步，所述测量表为杠杆表。
[0012] 进一步，步骤三中，所述测量表沿所述已加工轮廓移动，得到周向路径和轴向深 度，将所述周向路径和所述轴向深度与所述已加工轮廓的实际值进行对比，得出偏差值。
[0013] 进一步，所述偏差值在平面坐标中进行投影，通过函数得到所述主轴在其径向平 面和轴向的补偿值。
[0014] 进一步，补偿后重新运行数控程序对补偿后的主轴五轴插补联动定位位置进行验 证。
[0015] 进一步，将步骤三中的偏差投影到平面坐标系上，测得所述测量表的移动路径与 所述已加工轮廓在轴向的偏差值为VI，V2,在周向的偏差值为Hl，H2,则主轴竖直方向调整 值为（Vl_V2)/2,在水平方向调整值为（Hl-H2)/2,将该调整值补偿到数控程序中。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 通过上述方法在加工不同空间位置时将主轴偏差进行打表检测，并将偏差投影到 平面坐标中进行补偿加工坐标系，将无法直接测量和操作者无法预知和发现的联动插补误 差变成直观的平面坐标补偿数值，并进行计算补偿空间误差，将插补误差消除，保证零件加 工无误，提高零件合格率。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明待加工零件不意图；
[0019] 图2为图1中N-N的侧视图；
[0020] 图3为图1中P-P的剖视图；
[0021] 图4为本发明测量表路径与零件已有底孔的偏差示意图；
[0022] 图中，1 一零件、2-已有底孔、3-沉头孔、4 一螺纹孔、5-底孔轮廓、6-测量头移 动路径。
【具体实施方式】
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用 于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该 特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0025] 如图1至图3,以加工机匣零件1外型面岛屿上空间沉头孔3和斜螺纹4孔为例， 图示中螺纹孔4从零件1外侧加工，沉头孔3在零件1重新装夹后利用90度角度头从零件 1内侧加工，两次加工存在重复定位误差、机床机械误差、角度头误差和机床中心数造成的 五轴联动插补误差。本发明提供一种用于五轴联动插补误差补偿的方法，对机床主轴进行 空间加工时的联动插补误差进行补偿从而消除误差，使得加工的零件同轴度和位置度得到 保证。
[0026] 用于五轴联动插补误差补偿的方法包括先将零件1装夹于机床的工作台上，将测 量表安装于机床主轴的中心，测量表为杠杆表，然后利用数控程序将主轴移动到待加工的 空间位置，然后沿主轴方向打表，数控程序控制测量头沿零件1上的已有底孔2的圆周轮廓 移动，得到测量表的周向路径和轴向深度，将周向路径和轴向深度与已有底孔2的轮廓的 实际值进行对比，得出测量表在轴向和周向上的偏差值，并标记方向，将偏差值在XY平面 和Z轴进行投影，如图4,以X、Z平面为投影面，则测量头移动路径6与底孔轮廓5存在偏 差值，其在XY平面的偏差值为Hl，H2,在Z轴的偏差值为VI，V2,然后利用函数计算出空间 偏差在平面坐标系中的补偿值，即主轴在其径向平面和轴向的补偿值，然后将该补偿值补 偿到机床的平面坐标系中，补偿后重新运行程序对补偿后主轴五轴插补联动定位位置进行 验证。
[0027] 通过上述方法在加工不同空间位置时将主轴偏差进行打表检测，并将偏差投影到 平面坐标中进行补偿加工坐标系，将无法直接测量和操作者无法预知和发现的联动插补误 差变成直观的平面坐标补偿数值，并进行计算补偿空间误差，将插补误差消除，保证零件加 工无误，提高零件合格率。
[0028] 如图4,以加工沉头孔3时进行误差测量为例，以沉头孔3底部的已有底孔2为基 准，测得测量头在加工该已有底孔2时的偏差值，该偏差值在XZ平面上投影，在XY平面的 偏差值为Hl，H2,在Z轴的偏差值为VI，V2,则主轴在水平方向调整值：(Hl-H2)/2,竖直方 向调整值：(Vl-V2)/2,如果只想把沉头孔3上移，将（Vl-V2)/2增加到原有坐标系Z值上； 如果把沉头孔左移，即把螺纹孔右移，调整值A= (Hl-H2)/2,利用公式C=(常数）K*A，常 数可根据下列附表1的函数表进行查找，将结果增加到加工坐标系的C值上。
[0031] 附表 1
[0032] 按照附表1中的算法，得到五轴联动差补误差补偿值计算公式，零件加工坐 标系按XZ坐标系，则零件垂直方向（即Z坐标方向）补偿值：Λ Z = (Vl_V2)/2,公 式中：VI、V2为打表测量值，零件圆周方向（即C轴坐标方向）补偿值：C = K*A = 180*atan [ (H1-H2) /2 (R-r) ] / π，公式中：A = (H1-H2) /2, K = 360*atan [ (H1-H2) /2 (R-r) ] / (H1-H2)* π，为常数，H1、H2为打表测量值，如附图4所示，R为需要调整位置中心到零件回 转中心距离，如图1所示，r :加工孔半径。
[0033] 通过上述方法对主轴的联动插补误差进行补偿，补偿并验证后，将测量头取下，安 装刀具进行实际加工，加工的零件同轴度和位置度均能得到保证，提高了零件的合格率。 [0034] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发 明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等 同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【主权项】
1. 一种用于五轴联动插补误差补偿的方法，其特征在于，包括： 步骤一：将零件安装于机床的工作台上，测量表安装于机床的主轴中心； 步骤二：将所述主轴移动到待加工位置； 步骤三：沿所述主轴方向打表，使所述测量表沿所述零件的已加工轮廓移动，并测得所 述测量表的移动路径与所述已加工轮廓在轴向和周向上的偏差值； 步骤四：计算出所述偏差值在平面坐标系中的补偿值，将所述补偿值补偿到机床的加 工坐标系中。2. 根据权利要求1所述的用于五轴联动插补误差补偿的方法，其特征在于：所述测量 表为杜杆表。3. 根据权利要求1所述的用于五轴联动插补误差补偿的方法，其特征在于：步骤三 中，所述测量表沿所述已加工轮廓移动，得到周向路径和轴向深度，将所述周向路径和所述 轴向深度与所述已加工轮廓的实际值进行对比，得出偏差值。4. 根据权利要求3所述的用于五轴联动插补误差补偿的方法，其特征在于：所述偏差 值在平面坐标中进行投影，通过函数得到所述主轴在其径向平面和轴向的补偿值。5. 根据权利要求1所述的用于五轴联动插补误差补偿的方法，其特征在于：补偿后重 新运行数控程序对补偿后的主轴五轴插补联动定位位置进行验证。6. 根据权利要求1所述的用于五轴联动插补误差补偿的方法，其特征在于：将步骤三 中的偏差投影到平面坐标系上，测得所述测量表的移动路径与所述已加工轮廓在轴向的偏 差值为VI，V2，在周向的偏差值为HI，H2，则主轴竖直方向调整值为（V1-V2) /2，在水平方向 调整值为（H1-H2)/2,将该调整值补偿到数控程序中。
【专利摘要】一种用于五轴联动插补误差补偿的方法，包括将零件安装于机床的工作台上，测量表安装于机床的主轴中心；将所述主轴移动到待加工位置；沿所述主轴方向打表，使所述测量表沿所述零件的已加工轮廓移动，并测得所述测量表的移动路径与所述已加工轮廓在轴向和周向上的偏差值；计算出所述偏差值在平面坐标系中的补偿值，将所述补偿值补偿到机床的数控程序中。通过上述方法在加工不同空间位置时将主轴偏差进行打表检测，并将偏差投影到平面坐标中进行补偿加工坐标系，将无法直接测量和操作者无法预知和发现的联动插补误差变成直观的平面坐标补偿数值，并进行计算补偿空间误差，将插补误差消除，保证零件加工无误，提高零件合格率。
【IPC分类】G05B19/404
【公开号】CN105353722
【申请号】CN201510778133
【发明人】闫龙, 张宏升, 刘鸣
【申请人】沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月13日