[发明专利]五轴工具机械的几何误差评估方法

说明书

技术领域

本发明是与工具机械有关，特别是关于一种可以测量并计算五轴工具机械几何误差的评估方法，具有构建简便与高精确度的优点。

背景技术

工具机械的误差来源主要区分为结构误差(Structurally-induced Errors)、驱动误差(Driven-induced Errors)与静态误差(Quasi-static Errors)，其中静态误差约占工具机械误差量的70％，而静态误差的主要来源则为几何误差(Geometric Errors)，换句话说，精准测量工具机械的几何误差是改善工具机械加工精度的关键性步骤。

由于五轴工具机械本身的结构复杂，部分几何误差项的准确测量非常困难，因此，五轴工具机械的测量标准程序，如ISO/10791-6，是先利用量具，例如R-Test量具，进行总成几何误差的测量之后，再概略估算转动轴的部分几何误差项，整体过程耗时，且其估算结果不够精确，不利于五轴工具机械后续的误差补偿与精度提升，有必要进一步改善。

发明内容

有鉴于上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种五轴工具机械的几何误差评估方法，从而可以快速而精确的完成几何误差项的评估计算。

本发明所提供一种五轴工具机械的几何误差评估方法，可应用于一五轴加工机，其步骤包括有：

(a)利用具有探头与标准球的R-test量具，该探头装设于该五轴加工机的主轴，该标准球装设于该五轴加工机的机台，且以该标准球的球心作为参考坐标系的原点；

(b)根据一五轴同动路径作为测量路径，应用该R-test量具测量该五轴工具机械的总成误差；

(c)将前步骤所测量得到的总成误差与该五轴工具机械已知的机构参数代入一几何误差模型，利用最小平方法求解而得到该几何误差模型所列11项几何误差项的值。

因此，本发明利用R-test量具以K4五轴同动路径快速而准确测量三维空间总成误差，并应用仅包括11项几何误差项的简易几何误差模型，配合最小平方法即可准确的估算11项几何误差项，可供作五轴工具机械进行后续精度的改善作业。

此外，本发明所应用的五轴同动路径以ISO/CD10791-6所规范的K4路径为佳。

附图说明

图1为本发明X线性运动轴几何误差的模型定义示意图。

图2本发明C转动运动轴几何误差的模型定义示意图。

图3为本发明将R-test量具架设于五轴工具机械所构成的坐标系示意图。

图4为本发明利用R-test量具所测量到几何误差的示意图。

图5为本发明一优选实施例利用K4路径进行测量与经过计算后的误差值比较图。

【主要元件符号说明】

Xr、Yr、Zr：R参考坐标系的轴向；

Xx、Yx、Zx：X轴的机构参数；

Xy、Yy、Zy：Y轴的机构参数；

Xz、Yz、Zz：Z轴的机构参数；

Zc：C轴的机构参数；

Xa、Ya、Za：A轴的机构参数；

Xw、Yw、Zw：标准球中心在C轴坐标系的坐标值；

EXX、EYX、EZX、EAX、EBX、ECX：X轴的元件误差量；

EXY、EYY、EZY、EAY、EBY、ECY：Y轴的元件误差量；

EXZ、EYZ、EZZ、EAZ、EBZ、ECZ：Z轴的元件误差量；

EXC、EYC、EZC、EAC、EBC、ECC：C轴的元件误差量；

EXA、EYA、EZA、EAA、EBA、ECA：A轴的元件误差量；

Xm：X轴相对于其原点的位移量；

Ym：Y轴相对于其原点的位移量；

Zm：Z轴相对于其原点的位移量；

Xx、Yx、Zx：X轴的机构参数；

Xy、Yy、Zy：Y轴的机构参数；

Xz、Yz、Zz：Z轴的机构参数；

Cm：C轴的定位角度；

Am：A轴的定位角度；

XOC、YOC：C轴在X、Y方向的安装偏移量；

YOA、ZOA：A轴在Y、Z方向的安装偏移量；

AOZ、BOZ：Z轴相对X与Y轴的垂直度位置误差；

AOC、BOC：C轴相对X、Y轴的垂直度位置误差；

BOA、COA：A轴相对Y、Z轴的垂直度位置误差；

COX：X轴相对C轴的垂直位置误差；