[发明专利]补偿计算机数字控制加工系统尺寸准确度的电系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于计算四轴CNC机床的全局偏移的系统和方法。

背景技术

计算机数字控制(computer numerical controlled：CNC)加工系统通常用在工业生产中，以根据之前定下的计划准确地加工零件。通常，这些计划在计算机辅助设计包中被开发出来，并可以以工程图的形式表示出来。CNC加工系统可以根据组装顺序命令(例如，G码)来操作，所述命令指示系统通过移动可控切削道具来加工零件。在操作期间，系统可以检测刀具的位置，并经由精确的伺服马达控制来控制刀具相对于零件的位置。零件可以被保持或夹在固定装置内，该固定装置又定位在机床工作台上。

发明内容

一种用于补偿CNC加工系统的尺寸准确度的电子系统，包括CNC加工系统、尺寸测量装置和补偿处理器，该CNC加工系统配置为将特征部加工到零件中，该尺寸测量装置配置为测量零件的尺寸和提供对应于经测量的尺寸的输出，该补偿处理器与CNC加工系统和尺寸测量装置通信。补偿处理器配置为接收来自尺寸测量装置的输出，以计算多个偏移，并将偏移提供到CNC加工系统。CNC加工系统可以包括四轴CNC铣床，尺寸测量装置可以包括坐标测量机。

在一实施例中，计算多个CNC偏移可以包括计算零件的经测量的尺寸和相应的标称尺寸之间的偏差；将该偏差从CMM坐标系转换到CNC加工系统的坐标系；和计算使得将来的偏差最小化的多个CNC偏移。补偿处理器可以还根据加权算法对所述偏差进行加权，诸如通过将所述偏差除以被提供的公差。在一实施例中，补偿处理器可以通过优化在联立方程组内的多个偏移变量来计算最小化将来的偏差的多个CNC偏移，诸如通过最小二乘拟合。多个CNC偏移可以包括全局偏移，诸如，工作台偏移、固定装置偏移、或角偏移。

一种用于补偿CNC加工系统的尺寸准确度的电子方法，包括通过接口接收设置信息、通过接口从坐标测量机接收测量数据、从设置信息和测量数据计算多个CNC偏移、和输出该多个CNC偏移。在一实施例中，设置信息可以包括特征部描述信息和零件信息，测量数据可以涉及被加工零件的一个或多个经测量的尺寸。特征部描述信息可以还包括多个特征部记录，其中每个特征部记录对应于被CNC加工系统加工的相应特征部。

计算多个CNC偏移可以包括从测量数据和特征部描述信息计算一个或多个特征部偏差，将测量数据从CMM坐标系转换为CNC加工系统的坐标系内的多个CNC偏移变量、和优化CNC偏移变量以最小化特征部偏差。在一个实施例中，优化CNC偏移变量可以包括执行最小二乘拟合。

该方法可以还包括将加权算法应用到一个或多个将来的偏差。加权算法可以配置为当优化CNC偏移变量时修改尺寸的影响，诸如通过使特征部偏差除以在特征部描述设置信息中接收的公差。该方法可以还包括输出性能数据。

本发明的上述特征部和优势及其他特征部和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是用于补偿被加工零件的尺寸准确度的系统的示意图。

图2是具有多个特征部的零件的示意俯视图。

图3A是具有A工作台的四轴CNC铣床的示意透视图。

图3B是具有B工作台的四轴CNC铣床的示意透视图。

图3C是具有C工作台的四轴CNC铣床的示意透视图。

图4是坐标测量机的示意性透视图。

图5是用于从CMM测量数据计算CNC校准偏移的计算机化方法的实施例的流程图。

图6是提供到补偿处理器的接口的设置信息和CMM数据的图示。

图7是用于计算CNC校准偏移的计算机化方法的实施例的流程图。

图8是在CNC加工系统内的多个参考坐标系的示意图。

图9是在坐标测量机内的参考坐标系的示意图。

图10是由补偿处理器提供的输出数据的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记用于标识相似或相同的构件，图1示出了示例性系统10，该系统用于补偿被加工的零件12的尺寸准确度。如图所示，系统10可以包括计算机数字控制(CNC)加工系统14，其通一个或多个加工过程在零件上创建一个或多个特征部(例如，孔16)。在一实施例中，CNC加工系统14可以包括CNC铣床，诸如四轴铣床，并可以执行诸如切削、端面铣削、钻孔、珩磨和/或穿孔的过程。