[发明专利]刀轴摆动五坐标数控机床摆长测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，具体为一种刀轴摆动五坐标数控机床摆长测定方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人们对高品质产品的追求，构成产品零部件的形状越来越复杂，精度要求越来越高。五坐标数控机床的出现为完成像叶轮、叶片、整体叶盘等高精度复杂零件的加工提供了必要的基础保障。五坐标机床分为：刀轴摆动式、回转工作台摇篮式、回转工作台上放置回转轴式等，其中以刀轴摆动式最为常见。刀轴摆动式五坐标铣床的摆长定义为刀柄端面到摆动回转轴线的距离。五坐标数控机床一般均具有自动跟踪功能，所谓自动更总就是通过摆长来计算刀具在加工时的走刀位置。若摆长测量值与实际值存在偏差，将导致加工轨迹的偏移和变形，造成加工误差。

五坐标机床安装完成后，最重要的环节就是测定摆长。目前，传统的摆长测量方法是：通过摆动主轴在0°和90°两个特殊位置处所对应的坐标值来确定摆长。但该方法测量的前提是假设主轴实际回转中心与理论回转中心重合，未考虑回转轴在Y、Z两个移动轴方向上存在的偏置。而现实中，主轴实际回转中心与理论回转中心往往不精确重合，导致现有摆长测量方法存在较大误差。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种刀轴摆动五坐标数控机床摆长测定方法，通过读取机床旋转轴A处于不同角度下，摆动轴上参考点在机床坐标系（MCS）中的坐标值；并结合五轴联动机床在运动过程中各主要条件位置变化的几何关系，计算出五坐标数控机床的实际摆长。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种刀轴摆动五坐标数控机床摆长测定方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：选择n个不同的机床A轴摆动角度θ_i,i＝1,2,…，n，且θ_i∈(0°，90)°；所述机床A轴摆动角度指机床主轴绕机床坐标系X轴的摆动角度；

步骤2：确定变化量的实测值：

将标准球夹持在刀柄上，保持标准球球心点相对机床工作台基准点固定不动，测量机床A轴摆动角度为0°以及θ_i,i＝1,2,…，n时，标准球球心在机床坐标系内Y、Z两轴方向上坐标值；分别计算机床A轴摆动角度为θ_i,i＝1,2,…，n时标准球球心在机床坐标系Y、Z两轴方向上的坐标值，与机床A轴摆动角度为0°时标准球球心在机床坐标系Y、Z两轴方向上的坐标值的变化量实测值和i＝1,2,…，n；

步骤3：确定变化量的计算值：

根据公式：

确定机床A轴摆动角度为θ_i,i＝1,2,…，n时标准球球心在机床坐标系Y、Z两轴方向上的坐标值，与机床A轴摆动角度为0°时标准球球心在机床坐标系Y、Z两轴方向上的坐标值的变化量计算值和其中L=Ly2+Lz2,]]>β=arctg(LyLz+H),]]>H为机床刀具长度，L_y和L_z为摆长参数，具体L_y为机床坐标系Z轴方向上主轴回转中心线到主轴回转轴线的距离，L_z为机床坐标系Y轴方向上刀柄端面到主轴回转轴线的距离；

步骤4：确定摆长参数迭代初始值：