[发明专利]一种五轴激光加工设备RTCP精度补偿方法

说明书

本发明具体涉及一种五轴激光加工设备RTCP精度补偿方法，解决现有机械五轴加工设备的精度补偿方法不适用于五轴激光加工设备，无法保证激光加工设备加工精度的问题。该方法包括以下步骤：1)分别获取激光加工点到A旋转轴线的Z向矢量、激光束中心轴线到A旋转轴线的矢量、激光束中心轴线到C旋转轴线的矢量；2)将各组参数输入控制系统中完成RTCP功能的精度补偿。

技术领域

本发明涉及五轴激光加工设备领域，具体涉及一种五轴激光加工设备RTCP精度补偿方法。

背景技术

随着激光加工技术的广泛应用，激光加工的优势也逐渐得以体现。相对于其它加工技术，其主要特点为：一、非接触加工。激光加工不需要刀具，切边无机械应力，也无刀具磨损、替换和拆装等问题，很大程度的缩短了加工时间；二、对加工材料的热影响小。激光束照射的物体表面是局部区域，其热影响区域很小，对非照射区域几乎没有影响，因此加工工件基本不会产生形变；三、加工具有灵活性。激光束易于聚焦、发散和导向，可方便得到不同尺寸和不同功率大小的光斑，以适应不同的加工要求；四、加工材料广泛。激光加工可面向复合材料、玻璃、金属、木材等材料的加工。基于激光加工的以上特点，目前已广泛将其应用于航空航天、汽车、电子等行业。

五轴激光加工设备作为将激光加工与传统五轴联动相结合的典型代表，兼具激光加工和五轴插补的技术优势，目前已在高端加工领域得到了广泛应用。现有五轴加工设备基本是由三个直线轴+两个旋转轴组成，基于各设备旋转轴的结构形式，可分为以下三种类型：a、刀具旋转类型，即双摆头结构，两个旋转轴驱动刀具旋转；b、刀具旋转+工件旋转类型，一个旋转轴驱动刀具旋转，另一个旋转轴驱动工件旋转；c、工件旋转类型，两个旋转轴均驱动工件旋转。

在激光加工过程中，由于回转运动而产生刀尖点的附加运动，因此控制系统的控制点通常与刀尖点不重合，而控制系统要自动修正控制点，以保证刀尖点按指令既定轨迹运动。在以上三种加工设备类型中，RTCP功能应用于双摆头结构时，应用摆头旋转中心点来进行补偿，其全称为旋转刀具中心(Rotated Tool Center Point)，其结构形式如图1所示。

在机械加工领域，五轴联动加工设备的RTCP精度补偿测量通常采用“标准量棒+千分表”的组合工具来检测，采用标准量棒来模拟刀具安装在主轴上，刀具在不同的旋转角度时，使用千分表测量误差以进行补偿。但是五轴激光加工设备的结构形式与普通机械五轴加工设备存在较大差异，首先其不存在主轴，其次由于聚焦光束通常不可见(如红外光及紫外光)，因此也没有与聚焦光束外形尺寸相类似的“标准量棒”。综上所述，机械五轴加工设备的RTCP精度补偿方法不适用于五轴激光加工设备，无法保证激光加工设备的加工精度。

发明内容

本发明的目的是解决现有机械五轴加工设备的精度补偿方法不适用于五轴激光加工设备，无法保证激光加工设备加工精度的问题，提出了一种五轴激光加工设备的RTCP精度补偿方法。该方法填补了该领域的空白，通过使用该方法保证了激光加工设备五轴联动的加工精度，并且由于该方法具有一定的通用性，可供其他多种形式的激光加工设备借鉴，如激光刻蚀、激光打孔、激光清洗等。

本发明的技术方案是：

一种五轴激光加工设备RTCP精度补偿方法，所述五轴激光加工设备包括XYZ三个直线轴、A旋转轴、C旋转轴，所述A旋转轴、C旋转轴分别围绕X轴、Z轴的轴线进行旋转运动，包括以下步骤：

1)分别获取激光加工点到A旋转轴线的Z向矢量、激光束中心轴线到A旋转轴线的矢量、激光束中心轴线到C旋转轴线的矢量；

2)将各组参数输入控制系统中完成RTCP功能的精度补偿。

进一步地，步骤1)中获取激光加工点到A旋转轴线的Z向矢量具体包括以下步骤，

1.11)在设备工作台上设置标准平板，所述标准平板的长、宽、高分别平行于加工设备的X轴、Y轴、Z轴；