[发明专利]一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法

说明书

本发明提出了一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，属于数控机床检测技术领域。针对传统的空间误差检测方法通常只能单次检测单轴误差而需要多次检测从而耗时长、效率低、不能反映五轴联动误差等问题，本发明基于五轴数控机床的RTCP功能，借助空间误差传递模型，通过以设置旋转轴检测位置为基准，构建机床五个运动轴的检测位置，将各轴单项误差描述为与各轴位置相关的多项式函数，以刀尖点检测结果反解各误差多项式系数，最终完成整个机床工作空间误差的检测。本发明提高了五轴数控机床空间误差的检测效率，简化了检测过程，减少了检测成本，同时检测过程能够反映机床的五轴联动精度。

技术领域

本发明属于数控机床检测技术领域，特别涉及一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法。

背景技术

数控机床是以数字化制造技术为核心的机电一体化设备，由控制系统、伺服系统、机械执行系统及其他辅助系统所组成。传统制造以三轴机床为主，但随着对于复杂形面零件如某些飞机关键零部件、发动机叶轮叶片、涡轮机叶片等的需求，五轴数控机床逐渐得到了大量应用。五轴机床相比于三轴机床在结构上增加了两个旋转轴，从而可以通过旋转轴的运动实现刀具在工作空间中达到特定加工姿态，使五轴数控机床具备了更好的柔性、更高的加工效率等优点。同时，五轴机床由于引入了两个旋转轴，也引入了更多的误差源，并导致机床运动更加复杂，于是五轴数控机床的误差检测研究成为了当前制造业关注的热点与难点。

机床的空间误差是指刀具在工作空间中的实际位置相对于理想位置的偏差，其对于零件加工精度具有很大的影响。目前各国学者已经针对三轴机床的空间误差检测方法做出了大量研究，并制定了一些相关标准，但是对于五轴数控机床来讲，旋转轴的引入对于空间误差的检测增加了难度，并且传统的检测方法效率不高。传统的机床空间误差检测方法主要有通过仪器检测和加工标准件检测两种方式。目前，主要应用的检测仪器为激光干涉仪。而激光干涉仪单次检测只能检测单轴误差，并且在使用的过程中，需要相关光学组件配合搭建检测光路，整个检测过程复杂、耗时，且不能反映五轴联动精度。而通过加工标准试件检测的方法不仅耗时，对加工工艺也具有特殊要求，并且加工及检测成本高昂。

五轴数控机床的RTCP(Rotation Tool Center Point)功能为刀尖点控制功能，开启RTCP功能后，控制器会由原本控制刀座端面改成控制刀尖点，此时下达的指令皆会以刀尖点所在坐标来作控制。而基于RTCP功能的机床误差检测，是一种通过各轴联动而控制刀尖点在工作空间中位置不动，以刀尖点位置误差反映机床误差的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中检测过程复杂、耗时、检测成本高的问题，提出了一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法。

一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据机床各轴的运动范围，设置两个旋转轴的检测点，并将两旋转轴的所有检测点一一组合得到检测点位的旋转轴检测位置；

S2、根据机床拓扑结构，建立机床运动模型，控制刀尖点在工作空间的位置不变，并根据所述机床运动模型和旋转轴检测位置，反解得到检测点位的平动轴检测位置，根据检测点位的旋转轴检测位置和对应的平动轴检测位置，得到检测点位对应的五个轴的检测位置；

S3、基于RTCP，对检测点位的位置误差进行测量，得到各检测点位的误差信息；

S4、采用多项式函数对各误差项进行描述，建立机床空间误差模型，根据各检测点位对应的误差信息，对各误差项对应的多项式函数的系数进行反解，得到所有误差项的数值。

进一步地，所述步骤S1具体为：

根据机床各轴的运动范围，分别设置旋转轴A轴和C轴的检测数量，根据所述检测数量均分各旋转轴的运动范围，分别得到旋转轴A轴和C轴的检测点，将旋转轴A轴和C轴的所有检测点一一组合得到检测点位的旋转轴检测位置。