数控铣床摆角精度检测方法
【专利摘要】为解决现有技术五坐标数控设备摆角定位精度的检测方法存在的需要专用检测工具、检测工具价格昂贵和严重影响五坐标数控设备功能的正常发挥等问题，本发明提出一种数控铣床摆角精度检测方法，采用标准芯棒和千分表对数控铣床摆角精度进行检测，利用数控铣床刀头的法向抬刀功能测定标准芯棒轴线的水平偏移量Δx，并以此计算数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值Δα。本发明数控铣床摆角精度检测方法的有益技术效果是不需要购买昂贵的检测工具和软件，检测和补偿工作简单、可靠，可有效保证五坐标数控设备功能的正常发挥。
【专利说明】数控铣床摆角精度检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种五坐标数控铣床摆角精度检测技术，特别涉及到一种数控铣床摆角精度检测方法。
【背景技术】
[0002]随着机械制造行业中加工零件的结构越来越复杂，其零件加工精度和表面质量要求越来越高，五坐标数控铣床的应用也越来越广泛。而提高五坐标数控铣床的应用水平和精度，是提高零件生产效率和质量的必要前提。摆角定位精度是五坐标数控铣床最重要精度，要提高五坐标数控铣床的精度必须保证摆角具有较高的精度。所谓摆角是指五坐标铣床的旋转轴，常见为绕着X轴旋转的A轴，绕着Y轴旋转的B轴，绕着Z轴旋转的C轴，
[0003]通常，采用高精度编码器、圆光栅等作为全闭环控制的位置反馈元器件，对五坐标数控设备的摆角定位精度进行检测，一旦进行过一次定位误差检测与补偿后，一般不会再发生变化。但是，在更换位置反馈元器件后就必须进行摆角定位精度的检测和补偿。另外，采用半闭环控制的五坐标数控设备，其摆角由于使用中出现的磨损，必然会带来摆角定位精度的衰减，必须定期对其摆角定位精度检查。由于高精度编码器、圆光栅和摆角测试仪等检测工具的价格昂贵，通常只配备在高端进口设备中，许多数控设备使用单位都不具备摆角定位精度检测的条件，严重影响五坐标数控设备的使用效果，以及设备功能正常发挥。显然，现有技术五坐标数控设备摆角定位精度的检测方法存在着需要专用检测工具、检测工具价格昂贵和严重影响五坐标数控设备功能的正常发挥等问题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术五坐标数控设备摆角定位精度的检测方法存在的需要专用检测工具、检测工具价格昂贵和严重影响五坐标数控设备功能的正常发挥等问题，本发明提出一种数控铣床摆角精度检测方法。本发明数控铣床摆角精度检测方法采用标准芯棒和千分表对数控铣床摆角精度进行检测，利用数控铣床刀头的法向抬刀功能测定标准芯棒轴线的水平偏移量Λχ，再根据下式计算数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值Δ α ;
— At
[0005]Δα = α - arctg -
' [iixcosa_
[0006]式中，Λ X为标准芯棒轴线的水平偏移量，单位为mm;A α为数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值，单位为度；α为摆角理论值，单位为度；(1为标准芯棒的法向移动量，即数控统床刀头法向抬刀的移动量，单位为mm。
[0007]进一步的，本发明数控铣床摆角精度检测方法，包括以下步骤:
[0008](I)将标准芯棒装入数控铣床主轴，即装入数控铣床刀头；
[0009](2)执行指令将数控铣床主轴移动到需要测量的角度；
[0010](3)沿Y轴方向固定千分表，保证表针指向Y轴正向；
[0011](4)用手持单元移动机床，使标准芯棒近端压到千分表，找到芯棒最高点，并调整千分表压缩量为0.1mm左右，并将表针对零；
[0012](5)执行程序，使数控铣床实现法向抬刀，即刀头向上沿标准芯棒矢量方向移动，其移动量为d ；
[0013](6)记录千分表变化量，其中，千分表压表时Λ X记为正值，松表时Λ X记为负值；
[0014](7)重复执行步骤(2)至(6)，直至完成所有需要测量的角度的检测；
[0015](8)利用下式计算各个测量角度的实际检测摆角与理论摆角之间的误差值Λ α，
,「,ga - Ax
[0016]Δα = a - arctg —-
、[i/xcosa_
[0017]式中，Λ X为标准芯棒轴线的水平偏移量，单位为mm;A a为数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值，单位为度；α为摆角理论值，单位为度；(1为标准芯棒的法向移动量，即数控统床刀头法向抬刀的移动量，单位为mm ；
[0018](9)根据计算出来的摆角误差值△ α，修改摆角定位精度补偿文件，修改参数，重新激活补偿文件；
[0019](10)重复步骤(2)至￠)，对所有需要测量角度进行复查验证。
[0020]本发明数控铣床摆角精度检测方法的有益技术效果是不需要购买昂贵的检测工具和软件，检测和补偿工作简单、可靠，可有效保证五坐标数控设备功能的正常发挥。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]附图1是本发明数控铣床摆角精度检测方法标准芯棒和千分表的安装示意图；
[0022]附图2是本发明数控铣床摆角精度检测方法摆角误差值Λ α和水平偏移量Λχ的示意图。
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明数控铣床摆角精度检测方法作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0024]附图1是本发明数控铣床摆角精度检测方法标准芯棒和千分表的安装示意图，附图2是本发明数控铣床摆角精度检测方法摆角误差值△ α和水平偏移量Ax的示意图，图中，I为标准芯棒，2为千分表，3为数控机床主轴。由图可知，本发明数控铣床摆角精度检测方法采用标准芯棒和千分表对数控铣床摆角精度进行检测，利用数控铣床刀头的法向抬刀功能测定标准芯棒轴线的水平偏移量Λχ，再根据下式计算数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值Λ a ；
[0025]Δα = a - arctg ~—
[i/X cos a _
[0026]式中，Λ X为标准芯棒轴线的水平偏移量，单位为_;Λ a为数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值，单位为度；α为摆角理论值，单位为度；(1为标准芯棒的法向移动量，即数控统床刀头法向抬刀的移动量，单位为mm。
[0027]本发明数控铣床摆角精度检测方法，包括以下步骤:
[0028](I)将标准芯棒装入数控铣床主轴，即装入数控铣床刀头；
[0029](2)执行指令将数控铣床主轴移动到需要测量的角度；在本实施例中，对-60、-55、-50、-45、-40、-35、-30和-25度等8个测量角度进行监测，即从-25度开始，每间隔5度进行一次检测，直至-60度；
[0030](3)沿Y轴方向固定千分表，保证表针指向Y轴正向；
[0031](4)用手持单元移动机床，使标准芯棒近端压到千分表，找到芯棒最高点，并调整千分表压缩量为0.1mm左右，并将表针对零；
[0032](5)执行程序，使数控铣床实现法向抬刀，即刀头向上沿标准芯棒矢量方向移动，其移动量为d ;在本实施例中,标准芯棒矢量方向移动量d为20_ ；
[0033](6)记录千分表变化量，单位为mm ;其中，千分表压表时Λ χ记为正值，松表时Λχ记为负值；
[0034](7)重复执行步骤(2)至(6)，直至完成所有需要测量的角度的检测；在本实施例中，对-60、-55、-50、-45、-40、-35、-30和-25度等8个测量角度进行监测，检测结果见下表I ;
[0035](8)利用下式计算各个测量角度的实际检测摆角与理论摆角之间的误差值Λ α，
r n A「tRa - Ax
[0036]Δα =α - arctg —--
一 d xcosa _
[0037]式中，式中，Δχ为标准芯棒轴线的水平偏移量，单位为mm;A α为数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值，单位为度；α为摆角理论值，单位为度；d为标准芯棒的法向移动量，即数控统床刀头法向抬刀的移动量，单位为mm ;本实施例中，对-60、-55、-50、-45、-40、-35、-30和-25度等8个测量角度进行了检测和计算，计算结果见下表I ;
[0038]表1:水平偏移量Λ χ和摆角误差值Λ α的检测和计算结果
[0039]
I理论摆角值a I法丨^刀移水平f麵摆角f差值实_角值序 5 (度)(度)
(mm)Cmm)C度)
1~ -60 — 200 — 0.020-0.00286 -60.0029
2~ -55 — 200-0.0200.003287 -54.9967 '
3~ -50 — 200 — 0.020-0.00368 -50.0037
4-45 — 200 — 0.020-0.00405 -45.0041
5~-40—2000.020-0.00439 -40.0044
6—-35"200— 0.020-0.00469 -35.0047
7~-30~200— 0.020-0.00496 -30.005
8丨-252000.020-0.00519~^-25.0052~
[0040](9)根据计算出来的摆角误差值Λ α，修改摆角定位精度补偿文件，修改参数，重新激活补偿文件；
[0041](10)重复步骤(2)至￠)，对所有需要测量角度进行复查验证。
[0042]本发明数控铣床摆角精度检测方法只需要标准芯棒和千分表，在拥有五坐标数控设备的生产单位都具备该检测条件，不需要购买昂贵的高端检测仪器和软件。以雷尼绍公司的为例，激光干涉仪20万，加上回转角度测试仪30万，共计50万元，API公司的数控旋转轴角摆测试仪也需要40万元。因此，节约大量生产维持费用。另外，本发明数控铣床摆角精度检测方法既不需要特殊的找正或者调整，也不需要专门制作的辅助检具，只要会操作数控设备的人就可以完成所有的检测工作，简单、直接和可靠。再有，本发明数控铣床摆角精度检测方法对机床定位精度进行检测和补偿，对于分析零件质量原因，快速调整机床非常方便快捷。当需要对高精设备进行全面定位精度检查时才选用先进的高精度检测仪器进行检测，这样既充分降低成本，又能满足维护工作的需求。
[0043]显然，本发明数控铣床摆角精度检测方法的有益技术效果是不需要购买昂贵的检测工具和软件，检测和补偿工作简单、可靠，可有效保证五坐标数控设备功能的正常发挥。
【权利要求】
1.一种数控铣床摆角精度检测方法，其特征在于，釆用标准芯棒和千分表对数控铣床摆角精度进行检测，利用数控铣床刀头的法向抬刀功能测定标准芯棒轴线的水平偏移量Λ X，再根据下式计算数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值△ α ； 4「/χ,α - Δυ Δα = α — arctg ---
\_d xcosa _ 式中，△ X为标准芯棒轴线的水平偏移量，单位为mm;A a为数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值，单位为度；α为摆角理论值，单位为度；d为标准芯棒的法向移动量，即数控统床刀头法向抬刀的移动量，单位为mm。
2.根据权利要求1所述数控铣床摆角精度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)将标准芯棒装入数控铣床主轴，即装入数控铣床刀头； (2)执行指令将数控铣床主轴移动到需要测量的角度； (3)沿Y轴方向固定千分表，保证表针指向Y轴正向； (4)用手持单元移动机床，使标准芯棒近端压到千分表，找到芯棒最高点，并调整千分表压缩量为0.1mm左右，并将表针对零； (5)执行程序，使数控铣床实现法向抬刀，即刀头向上沿标准芯棒矢量方向移动，其移动量为d ； (6)记录千分表变化量，其中，千分表压表时ΛΧ记为正值，松表时ΛΧ记为负值； (7)重复执行步骤(2)至￠)，直至完成所有需要测量的角度的检测； (8)利用下式计算各个测量角度的实际检测摆角与理论摆角之间的误差值Λa， ,厂,?.(χ - Δν Δα -a - arctg -
\_d xcosa _ 式中，△ X为标准芯棒轴线的水平偏移量，单位为mm;A α为数控铣床摆角精度实际检测摆角与理论摆角之间的误差值，单位为度；α为摆角理论值，单位为度；d为标准芯棒的法向移动量，即数控统床刀头法向抬刀的移动量，单位为mm ； (9)根据计算出来的摆角误差值△α，修改摆角定位精度补偿文件，修改参数，重新激活补偿文件； (10)重复步骤(2)至(6)，对所有需要测量角度进行复查验证。
【文档编号】B23Q17/00GK104162808SQ201410466080
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】夏远猛, 周翔, 罗兴华 申请人:成都飞机工业（集团）有限责任公司