[发明专利]一种基于AxiSet的五轴机床测量方法

说明书

技术领域

本发明属于数控技术领域，具体的说是一种基于AxiSet的五轴机床测量方 法。

背景技术

众所周知，机床装配制造过程中存在着机床初始误差，而且机床长时间、 高负载的运行，会造成机床相关部件的磨损，导致实际参数和理论参数之间存 在着一定的偏差。具体反映到运动学上就是机床存在着一定的平移误差和旋转 误差，使得旋转轴和主轴偏离本来的位置，从而在使用机床进行加工时，影响 加工工件的精度。

许多设备可用于测量五轴机床的结构误差，如千分表和测试棒、双球杆等。 千分表和测试棒适用于刀具旋转型机床，对于混合型和工作台旋转型机床则不 利于控制，而且是人工测量，费时且效率低。双球杆仪也可被用来测量机床误 差，测量时每两轴联动，因此对多轴机床的完全测量需要多次联动。激光干涉 仪可对多轴机床快速精确的测量，但是价格高昂。而相对较便宜的AxiSet^TMCheck-up组件可在三维空间内精确测量，高效省时且对三类五轴机床都适用， 只是它的测量宏程序仅对多轴机床进行快速精确的状态检查，没有提供误差补 偿功能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一 种基于AxiSet的五轴机床测量方法，根据测量数据和五轴运动学误差模型计算 机床结构误差，从而实现对机床结构参数的标定。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种基于AxiSet的五轴机床测 量方法，其主要步骤有：

建立五轴机床的运动学模型和误差模型，确定五轴机床的四项结构误差， 即，两个旋转轴轴向误差以及与两个旋转轴相关的刀具坐标系到旋转轴的位置 偏移误差；

确定测量方案：将AxiSet^TMCheck-up组件安装在数控机床上，通过触发式 测头标定标准球的球心；

根据机床误差模型，计算五轴机床的四项结构误差；

将计算出的四项结构误差代入到运动学模型中，对运动学模型进行修正， 从而实现对五轴机床的误差补偿。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.实用性。相较于多种测量工具，比如千分表和测试棒适用于刀具旋转型机 床，对于混合型和工作台旋转型机床则不利于控制，费时且效率低。双球杆仪 测量时每两轴联动，因此对多轴机床的完全测量需要多次联动。激光干涉仪价 格高昂。AxiSet^TMCheck-up组件相对较便宜，可在三维空间内精确测量，对各类 五轴机床都适用。

2.高效性。对五轴机床的测量，一般分为单项误差直接测量法和综合误差测 量参数法。直接测量法直接测量影响机床精度的主要零件，需要分步测量，要 求专业的技术人员，测量时间较长。AxiSet工具使用综合误差测量参数法，能够 直接测量五轴机床的整体位置误差，从而缩短了获取测量值的时间，提高了测 量速度。

3.通用性。所采用的测量方法对建立的各类误差模型具有较好的一致性，通 过对五轴运动误差的补偿不仅可以提高现有数控机床的加工精度，而且为以后 多轴机床的测量提供了统一的测量基础。

附图说明

图1为工作台旋转型机床结构误差示意图；

图2为混合型机床结构误差示意图；

图3为刀具旋转型结构误差示意图；

图4为AxiSet测量标准球球心位置示意图；

图5为循环测量流程图。

具体实施方式

一种基于AxiSet的五轴机床测量方法，主要过程有：建立五轴机床的运动学 模型和误差模型，确定五轴机床的四项结构误差，即，两个旋转轴轴向误差以 及与两个旋转轴相关的刀具坐标系到旋转轴的位置偏移误差；确定测量方案： 将AxiSet^TMCheck-up组件安装在数控机床上，通过触发式测头标定标准球的球 心；根据机床误差模型，计算五轴机床的四项结构误差；将计算出的四项结构 误差代入到运动学模型中，对运动学模型进行修正，从而实现对五轴机床的误 差补偿。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。