[发明专利]一种用于数控机床旋转轴误差标定的方法和装置

说明书

本发明提出一种用于数控机床旋转轴误差标定的方法和装置，其中，方法包括：数控机床主轴上安装R‑test测头；数控机床进行旋转轴运动标定球阵的各个球心的第一坐标位置；保持安装情况下，数控机床进行直线轴运动带动R‑test测头标定球阵的各个球心的第二坐标位置；将球阵安装在三坐标测量机上，标定其各个球心的第三坐标位置；根据各个球心的第三坐标位置和第二坐标位置计算球阵的安装误差的齐次变换矩阵；将第三坐标位置表达在机床安装坐标系中作为第四坐标位置；根据各个球心的第四坐标位置和第一坐标位置计算数控机床的旋转轴误差。由此，通过直线轴小范围单轴重复运动配合旋转轴运动实现旋转轴误差标定。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种用于数控机床旋转轴误差标定的方法和装置。

背景技术

五轴数控机床是工业常见的加工设备。数控机床几何误差是指由机床的原始制造误差，机床零部件制造和安装过程中因表面质量、几何尺寸、相互之间的位置误差等，造成机床某些零件的位置产生偏差，从而引起的机床运动误差。对于五轴数控机床其直线进给轴和旋转进给轴由两种不同的拓扑结构构成，因此检测方法与辨识理论均存在差异。通常分别检测直线轴和旋转轴的几何误差。数控机床直线轴误差标定方法已较为成熟，但旋转轴误差标定方法仍是现在研究的难点。

解耦基于多体系统理论和齐次坐标变换为基础的旋转轴误差物理模型中的未知参数需要多种位姿标定的结果，多位姿标定时直线轴和旋转轴同时产生误差，但是在旋转轴误差物理模型中解耦困难。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于数控机床旋转轴误差标定的方法和装置，其目的是为了通过直线轴小范围单轴重复运动配合旋转轴运动实现旋转轴误差标定。

根据本发明的用于数控机床旋转轴误差标定的方法包括：在数控机床主轴上安装R-test(三维定位测头，Trinity probe)测头；数控机床进行旋转轴运动标定球阵的各个球心的第一坐标位置；在标定球阵和R-test测头不移动情况下，数控机床进行直线轴运动带动R-test测头标定球阵的各个球心的第二坐标位置；将球阵安装在三坐标测量机上，标定球阵的各个球心的第三坐标位置；根据球阵的各个球心的第三坐标位置和球阵的各个球心的第一坐标位置计算球阵的安装误差，将安装误差表达为齐次变换矩阵，以及将第三坐标位置表达在机床安装坐标系中作为第四坐标位置；根据球阵的各个球心的第四坐标位置和球阵的各个球心的第一坐标位置计算数控机床的旋转轴误差。

另外，根据本发明的用于数控机床旋转轴误差标定的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，R-test测头通过数控机床的刀柄安装在数控机床主轴上。

根据本发明的一些实施例，四个位置包括：

第一位置为标定球板上的圆周周心与数控机床的C轴重合；

第二位置为标定球板上的圆周周心与数控机床的C轴重合且与第一位置沿数控机床的C轴间隔预设距离；

第三位置为标定球板上的圆周周心与数控机床的B轴重合；

第四位置为标定球板上的圆周周心与数控机床的B轴重合且与第三位置沿机床B轴间隔预设距离。

根据本发明的一些实施例，数控机床进行旋转轴运动标定球阵的各个球心的第一坐标位置，包括控制数控机床的直线轴移动使R-test测头位于各个标定球上方，控制R-test测头测量各个标定球的球心坐标。

根据本发明的一些实施例，在标定球阵和R-test测头不移动情况下，数控机床进行直线轴运动带动R-test测头标定球阵的各个球心的第二坐标位置，包括：控制数控机床的直线轴移动使R-test测头位于各个标定球上方，控制R-test测头测量各个标定球的球心坐标。