[发明专利]一种基于R-test的五轴机床RTCP参数标定方法

说明书

一种基于R‑test的五轴机床RTCP参数标定方法，先对影响RTCP参数的误差项进行定义，以机床坐标系为参考，将A轴和C轴看作相互独立的单元，定义第四轴A轴控制点相对于床身在Y轴方向和Z轴方向的两项位移误差，定义第五轴C轴控制点相对于A轴在X轴方向和Y轴方向的两项位移误差；然后基于R‑test测量仪，对A轴控制点相对于床身在Y轴方向和Z轴方向上的误差分量进行测量与计算；再基于R‑test测量仪，对C轴控制点相对于A轴在X轴方向和Y轴方向上的误差分量进行测量与计算；最后进行RTCP参数计算，得出A、C轴控制点坐标，根据RTCP定义，进而得到RTCP参数误差；本发明具有通用性好、高效、准确、简便的优点。

技术领域

本发明属于五轴数控机床技术领域，具体涉及一种基于R-test的五轴机床RTCP参数标定方法。

技术背景

五轴数控机床用于航空结构件、发动机叶轮和舰艇螺旋推进器等复杂曲面零件的加工，是支撑航空航天、船舶、汽车及能源工程等领域的关键装备。降低五轴机床误差，保证零件的加工误差，一直是五轴数控机床加工领域的诉求。

五轴机床RTCP功能为自动补偿由于旋转轴转动导致的直线轴坐标变化，RTCP参数为五轴机床第四轴控制点到第五轴控制点的矢量，RTCP参数直接作用于插补指令生成过程，影响直线轴插补指令计算精度，造成零件轮廓误差。由于机床零部件加工误差以及装配误差，RTCP参数的实际值与设计值不符，且难以在装配过程中消除该误差，只能通过对RTCP参数进行标定，来提高五轴机床加工精度。

目前大部分机床厂商通过使用检棒、百分表和方规等方法进行RTCP参数标定。中国专利(CN112008491A，一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法)中，通过在工作台上安装标定校准块，主轴上安装测头，来标定A轴在不同对称角度时数控系统的Z坐标，计算出A轴与主轴在Y方向以及A轴转动中心与主轴转动平面的误差；在保持A轴为0°的情况下，测量同一点位不同C轴角度(0°、+180°、±90°)下的坐标，计算出C轴与A轴在X方向与Y方向的误差值。该方法主要存在以下不足：1)每次球头碰靠方块的松紧程度难以预测，会对测量结果造成影响；2)利用数控系统坐标值进行计算，计算精度受数控系统直线轴空间精度的影响；3)测量数据量小，测量结果难以代表整个行程的平均水平且该方法效率较低，过程繁琐；4)测量方法与测量流程不具备通用性。

另外有中国专利(CN112526926A，一种五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿方法)，在RTCP功能开启的情况下，按照预设将五轴数控机床各旋转轴的转动行程均分为多个节点，采集每个节点下刀具中心点相对初始位置在X轴、Y轴、Z轴三个方向的偏移量；在刀具中心点偏移误差作用下，建立基于刀尖点位置偏差的旋转轴结构参数误差辨识数学模型，得出辨识方程，计算出机床旋转轴结构参数误差。此方法存在如下问题：1)只对A轴采用AK1运动轨迹进行了结构参数计算与补偿，而RTCP参数有三个方向的分量，测量结果不完备，无法对完整的RTCP参数进行补偿；2)采集的刀尖点误差序列是综合误差项，不仅仅包含了机床旋转轴结构误差，测量结果的准确性有待进一步提高。

综上，现有技术存在操作繁琐、自动化程度低、效率低下、不具备通用性、需进一步提高准确性等缺点，目前亟需一种具有通用性好、高效、准确、简便的五轴机床RTCP参数标定方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于R-test的五轴机床RTCP参数标定方法，具有通用性好、高效、准确、简便的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于R-test的五轴机床RTCP参数标定方法，包括以下步骤：