[发明专利]五轴联动数控机床实现RTCP功能的五轴标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种五轴联动数控机床实现RTCP功能的五轴标定方法。

背景技术

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高，专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械等行业，有着举足轻重的影响力。

RTCP功能是五轴联动的特征功能，该功能表现的特点是，当只有旋转轴运动时(具有五轴联动功能的系统可以有两个旋转轴同时旋转)，通过三个直线轴的实时同步补偿运动，使刀具或工件上的某一特定点在空间的位置始终保持不动。即刀具或工件绕这一特定点作旋转运动。这一特定点一般是刀尖与工件接触切削的那点，即切削点。

要实现五轴联动RTCP功能，必须知道机床的运动结构形式、旋转轴之间的位置关系、旋转轴的偏心距以及刀尖至旋转中心的距离。这个过程就是五轴联动数控机床实现RTCP功能的五轴标定过程。

目前实现五轴联动RTCP功能所需的旋转轴的偏心距以及刀尖至旋转中心的距离的确定方法有两种，一是机床生产厂家在机械结构设计过程中确定旋转轴的偏心距以及刀尖至旋转中心的距离，这种方法需要知道机床机械结构的精确尺寸及旋转轴之间的位置尺寸，而机床生产厂家特别是进口机床生产厂家出于技术保密，往往只提供机械结构的示意图，而没有提供精确尺寸，当机床RTCP精度下降需要维修或机床需要大修时，由于无法提供精确的旋转轴偏心距以及刀尖至旋转中心的距离，使得RTCP功能及精度无法达到机床加工精度要求；二是采用数控系统生产厂家所提供的五轴标定测量功能，如西门子数控系统所提供的选项功能CYCLE996测量循环功能，通过测量球体的三维位置来计算出五轴坐标转换所需的几何矢量。使用CYCLE996无需对于机床的基础机械构造有详细了解，执行测量也无需机床的尺寸图和结构图，机床通过执行CYCLE996测量循环功能，从而自动实现五轴标定过程。但是采用这种方法对设备要求高，需要机床具备在线测量功能及相应的选项功能，同时要求操作者对数控系统熟悉，而不同的数控系统其操作方法也不同，所以只有少部分人能完全掌握。

发明内容

本发明克服了现有技术中对设备要求高，需要机床具备在线测量功能及相应的选项功能，同时要求操作者对数控系统熟悉，而不同的数控系统其操作方法也不同的不足，提供一种采用建立立体几何数学模型、测量计算旋转轴对应各坐标轴分矢量从而完成五轴标定的五轴联动数控机床实现RTCP功能的五轴标定方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种五轴联动数控机床实现RTCP功能的五轴标定方法，它包括：

a、准备标定前的测量工具，所述测量工具包括大理石平尺、方尺、百分表、磁力表座架、长球头棒、短球头棒和方块；

b、通过大理石平尺、方尺、百分表以及磁力表座架确定基本坐标轴的几何

精度，以及各个坐标轴中X轴、Y轴、Z轴之间的垂直度，然后确定第一旋

转轴和第二旋转轴的运动“零”点；

c、建立需要标定的BA双摆头机床结构轴线的关系模型，得出实现五轴联动数控机床实现RTCP功能的运动结构；

d、建立需要标定的五轴数控机床五轴标定的立体几何模型，得出需要标定的第一旋转轴和第二旋转轴的偏心距，测量得出第一旋转轴半径R_A和第二旋转轴半径R_B；

e、测量第一旋转轴安装短球头棒的旋转半径R_A1，测量第一旋转轴安装长球头棒的旋转半径R_A2；

f、测量第二旋转轴安装短球头棒的旋转半径R_B1，测量第二旋转轴安装长球头棒的旋转半径R_B2；

g、通过步骤c中的运动结构，结合步骤e、f中的测量值R_A1、R_A2、R_B1、R_B2，通过公式

计算得出第一矢量值Z_A、第二矢量值Y_A、第三矢量值Z_B和第四矢量值X_B，其中L₁为短球头棒至主轴端面的长度，L₂为长球头棒至主轴端面的长度。

更进一步的技术方案是，所述步骤e具体包括：

h、使用百分表将方块的两个表面分别与X轴和Y轴运动轴线调试平行；