[发明专利]机床校准方法

说明书

本专利申请是申请号为200680047062.1(国际申请号为PCT/GB2006/004643)、申请人为“瑞尼斯豪公司”、发明名称为“机床校准方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及机床，特别涉及校准车床诸如车床、铣车床(mill-turnmachine)等的方法。

背景技术

车床是已知的。在常用车床上，工件保持在卡盘中高速旋转。然后，切削工具接触旋转工件，切削或“车削”工件形成希望的形状。

铣车床，可以认为是车床的一种变形，也是已知的。这种车床包括旋转卡盘以保持工件，并且还具有用于旋转切削工具的装置。然后工件和标准车床上一样进行车削和/或可以使用旋转工具在工件上铣削特征。铣车床还可以具有回转头，以允许切削工具从不同方向接触工件。

在操作车床、铣车床以及类似物时，通常需要确定工件旋转轴线(即所谓的中心线)。这是因为切入工件的任何特征的尺寸都是由切削工具相对于车床中心线的位置确定的。

已知有许多手工获取车床中心线的方法。例如，可以使用度盘式指示器。但是，现在越来越希望自动校准车床并自动进行切削操作，以使车床停机时间最少，并增加机加工部件的生产率。

EP0283486描述了利用装载到车床的工具保持件中的碰触式触发测量探针确定卡盘旋转轴线的各种方法。具体来说，EP0283486描述了这种碰触式触发探针如何通过测量工件上径向对置的点的位置来估算保持在车床卡盘中的工件的旋转轴线。在EP0283486的一个实施例中，描述了如何进行工件的牺牲性切削并测量切削特征的径向对置点来获取中心线。但是，在工件上进行试探性切削并不总是可行，而且这种切削过程耗费的时间可能令人无法接受。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的校准车床诸如车床、铣车床等的方法。

根据本发明第一方面，提供了一种校准机床的方法，所述机床具有用于保持工件的第一可旋转部分，所述第一可旋转部分具有与其相关联的第一特征，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(i)使用测量探针确定所述第一特征的位置；

(ii)将第一可旋转部分转过一定角度；

(iii)利用所述测量探针确定所述第一特征的新位置，以及

(iv)利用步骤(i)和(iii)中确定的位置测量值计算所述第一可旋转部分的旋转轴线的位置。

具有优势的是，步骤(ii)包括将第一可旋转部分旋转180°。

因此，本发明利用了作为车床的第一可旋转部分的一部分或者连接到该第一可旋转部分并相对于所述第一可旋转部分具有固定(通常未知)位置的第一特征。所述第一特征可以是任何可以由探针测量其位置的特征，例如，可以包括凸台、立柱、基准球(datum sphere)等。用来测量该特征的位置的测量探针可以是接触式探针(例如，碰触式触发探针)或非接触式探针。在所述可旋转部分位于两个(或多个)不同旋转取向时，利用测量探针来确定第一特征相对于车床主体的位置，能精确确定车床的第一可旋转部分的旋转轴线(所谓的C轴或车床中心线)。

因此，本发明的方法能在不切削工件的情况下获得车床的真实中心线(C轴)。此外，还发现本发明的方法不会遭遇测量卡盘或工件的两个不同特征时可能发生的误差。具体来说，本发明的方法可以用来获取车床的真实中心线，而并不依赖于假设一对特征离中心线距离相等。本发明因此可以看做是对EP0283486所述技术的改进。

本方法的优势还在于，可以以完全自动的方式进行，因此可以比手工设定技术(例如，利用度盘式指示器)明显更快地进行。本方法还可以(例如在部件之间)相对快速地进行，以允许进行车床常规校准，从而减少使用中与中心线位置变化相关的加工误差。

应该注意，本文中“车床”限定了具有可以保持工件的第一可旋转部分的车床，并且该第一可旋转部分布置地能让切削工具在工件旋转的同时接触工件，即，该车床是工件可以“被车削”的车床。车床因此包括传统车床或铣车床。车床还可以包括切削过程中工件可以旋转的铣床(milling machine)或加工中心。车床可以具有任意取向的C轴，例如该车床可以具有基本上水平或基本上垂直取向的C轴。车床还可以包括可以根据需要相对于该车床重新定向的第一可旋转部分，例如，该车床可以是C轴取向可以相对于固定工具进行调节的加工中心(例如，可以包括5轴加工中心，其中保持工件的卡盘可以回转)。但是，应该注意，车床显著不同于工件被切削时工件始终保持静止的基本铣床。