五轴回转数据标定球及其使用方法与流程

本发明涉及一种回转数据标定球，特别是涉及一种五轴回转数据标定球及其使用方法。

背景技术：

随着我国机床技术的不断发展，以及近年来多轴设备普及率的上升，现在国内有不少机床制造商已开始研发、生产五轴加工设备。无论是机床制造商还是最终用户，五轴联动精度的检测是必不可少的一环。因为五轴联动精度直接影响设备的加工精度，如何提高检测精度、效率具有重大意义。

目前五轴联动精度的标定、检验方法可分为两种，一种采用专用的电子测量设备（如ibs），专用设备测量精度高，但设备昂贵，操作繁琐，使用门槛较高，不利于普及。另一种则是采用传统的手工测量方式，这种方式成本最低，但同时精度最差，操作过程步骤最多，各机床厂标准不一，规范性差。而公开号为cn105043190的专利所公开的标定装置及使用方法还是存在操作繁琐、需要计算复杂数据、对架设装置要求也高，容错性差，效率还有提升空间。

技术实现要素：

本发明提供了一种五轴回转数据标定球，以提供一种更为简单，保证精度得前提下操作门槛低，标定效率高的一种测量方法。

本发明提供了一种五轴回转数据标定球，包括夹持部位、微调滑台、标定球，所述夹持部位安装在微调滑台上端，所述标定球安装在微调滑台下端。

进一步地，所述微调滑台为十字微调滑台。

进一步地，所述标定球为轴承钢球。

更进一步地，所述轴承钢球为g3级别精度钢球。

进一步地，所述五轴回转数据标定球还包括千分表，所述千分表的检测端与标定球表面相接触。

进一步地，所述五轴回转数据标定球还包括表座，所述千分表安装在表座上。

进一步地，所述五轴回转数据标定球还包括z轴设定仪，所述表座安装在z轴设定仪上。

本发明还公开了一种上述五轴回转数据标定球的使用方法，包括步骤如下（以ac双转台结构为例）：

1)将千分表固定在表座上，再将装配好的表座与千分表固定在旋转工作台面上；

2)将分中棒装夹在五轴机床刀柄上，并装载刀五轴机床主轴上，使用分钟棒对旋转工作台进行分中，快速缩小主轴与c轴中心的位置误差，缩短千分表校标时间

3)将装配分中棒的刀柄卸载，移动z轴到合适位置，移动调整千分表，使主轴锥孔压表，

旋转c轴工作台，观察千分表，微调xy保证各个角度压表相同，使主轴与c轴中心重合

4)保持千分表不动，将标定球夹持部位与五轴机床的刀柄装配并装载到五轴机床的主轴上，

5)保持主轴xy位置不动，调整表座，使标定球压千分表，控制主轴旋转带动标定球转动，参考千分表所示刻度，若刻度在旋转过程中发生变化，则利用微调机构调整标定球，确保标定球球心与主轴旋转轴重合；

6)利用千分表测量标定球最低点与主轴鼻端的距离，记录数值h；

7)将z轴设定仪放置在旋转工作台，移动标定球，压设定仪，记录当前位置机械坐标z1；

8)标定球压千分表，旋转工作台面旋转带动千分表旋转，移动调整标定球位置，直到旋转轴与球心重合，记录重合时的机械坐标p1；

9)保持千分表位置不动，先将标定球移动至安全位置，机床倾斜轴旋转90°，移动标定球3压表，压表刻度与上一步相同，旋转工作台面旋转带动千分表进行竖直平面上的旋转，移动调整标定球位置，直到旋转轴与球心重合，记录此时的机械坐标p2；

10)打开cad软件，将p1\p2点坐标输入创建两点，通过数学几何两点与夹角90°，绘制出圆，得到圆心坐标p3；

11)整理数据：pz=z1-h-设定仪高度,提取p1中的xy坐标，提取p3中的yz坐标；

12)将上一步数据按照系统控制器定义输入对应的参数位置，复位生效；

13)各轴回零，将标定球移动至p1坐标，重新压表，开启验证程式，a轴移动至-90，a轴运动过程中c轴做不间断旋转运动，观察表显数值；

14)根据a0与a90两个位置的表显数值微调回转数据，以表显值波动小于0.01为标准，若超差，重复本步骤至表显值波动小于0.01，并完成标定。

附图说明

图1为本发明五轴回转数据标定球结构示意图；

图2为本发明实施例旋转轴工作台面处于水平状态下的结构示意图；

图3为本发明实施例旋转轴工作台面处于垂直状态下的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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一部分的实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例公开了一种五轴回转数据标定球，如图1所示，包括夹持部位1、微调滑台2、标定球3，所述夹持部位1安装在微调滑台2上端，微调滑台2下方设有固定杆21，微调滑台2通过固定杆21与标定球3相连，使标定球3安装在微调滑台2下端。

可选的，所述微调滑台2为十字微调滑台2。

可选的，所述标定球3为轴承钢球3。特别的，在本发明实施例中，所述轴承钢球3采用德国进口g3级别精度（0.0003）轴承钢球3。

可选的，所述五轴回转数据标定球还包括千分表4，所述千分表4的检测端与标定球3表面相接触。

特别的，所述五轴回转数据标定球还包括表座5，所述千分表4安装在表座5上

特别的，所述五轴回转数据标定球还包括z轴设定仪7，所述表座5安装在z轴设定仪7上。

其中，如图1所示，夹持部位1可以与机床的刀柄固定。微调机构2为微米级微调机构。z轴设定仪7安装在旋转轴工作台面的边缘。

以ac摇篮式结构为例，具体标定方法如下：

1)三轴各项机械精度都达标的情况下，保证旋转轴与对应直线轴的位置关系不超过国标规定的情况下进行测量；

2)标定所需装置为本发明实施例所公开的设备、任意cad软件；

3)将五轴回转数据标定球与五轴机床的刀柄装配并装载到五轴机床的主轴上，将千分表4与表座5装配并固定在旋转轴工作台面6上

4)如图2所示，将标定球3压千分表4，主轴旋转带动标定球3转动，参考千分表4所示刻度，若刻度在旋转过程中发生变化，则利用微调机构2调整标定球3，确保标定球3球心与主轴旋转轴重合；

5)利用千分表4测量标定球3最低点与主轴鼻端的距离，记录数值h；

6)将z轴设定仪放置在旋转工作台6，移动标定球3，压设定仪，记录当前位置机械坐标z1；

7)标定球3压千分表4，旋转工作台面6旋转带动千分表4旋转，移动调整标定球3位置，直到旋转轴与球心重合，记录重合时的机械坐标p1；

8)如图3所示，保持千分表位置不动，机床倾斜轴旋转90°，移动标定球3压表，压表刻度与上一步相同，旋转工作台面6旋转带动千分表4进行竖直平面上的旋转，移动调整标定球3位置，直到旋转轴与球心重合，记录此时的机械坐标p2；

9)打开cad软件，将p1\p2点坐标输入创建两点，通过简单数学几何两点与夹角90°，绘制出圆，得到圆心坐标p3；

10)整理数据：pz=z1-h-设定仪高度,提取p1中的xy坐标，提取p3中的yz坐标；

11)将上一步数据按照系统控制器定义输入对应的参数位置，复位生效；

12)各轴回零，将标定球移动至p1坐标，重新压表，开启验证程式，a轴移动至-90，a轴运动过程中c轴做不间断旋转运动，观察表显数值；

13)根据a0与a90两个位置的表显数值微调回转数据，以表显值波动小于0.01为标准，若超差，重复这一步。

本发明实施例结构简单，相比于现有测量设备的接触式电子测量仪（ibs）、非接触式光电测量仪，成本较低，且使用方法简单、方便，易于使用。同时，本发明实施例的微调机构为微米级，可快速准确的校准标定球中心，使整个测量过程简单无复杂数学计算，降低测量门槛，易于推广。此外，本发明的五轴回转数据标定球容错性高，因使用微调机构，在使用过程中可以的忽略刀柄装夹误差，降低装夹要求。

特别的，本发明实施例中标定球采用g3级别轴承钢球，为标准件，具有精度高、成本低的优点，微调机构为二次元测量仪常规配件，采购成本低，整套标定球造价低，潜在客户群体增加。本发明实施例除了常规静态精度检验，还可进行动态检验，标定球同样可以进行联动的动态精度检验。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。