[發明專利]五軸工具機械的幾何誤差評估方法

無效

• 申請號: 201210007069.8
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN103206932A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 徐永源;方天青;吳仲偉;張平升
• 申請（專利權）人: 財團法人精密機械研究發展中心
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明是與工具機械有關，特別是關于一種可以測量并計算五軸工具機械幾何誤差的評估方法，具有構建簡便與高精確度的優點。

背景技術

工具機械的誤差來源主要區分為結構誤差(Structurally-induced?Errors)、驅動誤差(Driven-induced?Errors)與靜態誤差(Quasi-static?Errors)，其中靜態誤差約占工具機械誤差量的70％，而靜態誤差的主要來源則為幾何誤差(Geometric?Errors)，換句話說，精準測量工具機械的幾何誤差是改善工具機械加工精度的關鍵性步驟。

由于五軸工具機械本身的結構復雜，部分幾何誤差項的準確測量非常困難，因此，五軸工具機械的測量標準程序，如ISO/10791-6，是先利用量具，例如R-Test量具，進行總成幾何誤差的測量之后，再概略估算轉動軸的部分幾何誤差項，整體過程耗時，且其估算結果不夠精確，不利于五軸工具機械后續的誤差補償與精度提升，有必要進一步改善。

發明內容

有鑒于上述缺陷，本發明的主要目的在于提供一種五軸工具機械的幾何誤差評估方法，從而可以快速而精確的完成幾何誤差項的評估計算。

本發明所提供一種五軸工具機械的幾何誤差評估方法，可應用于一五軸加工機，其步驟包括有：

(a)利用具有探頭與標準球的R-test量具，該探頭裝設于該五軸加工機的主軸，該標準球裝設于該五軸加工機的機臺，且以該標準球的球心作為參考坐標系的原點；

(b)根據一五軸同動路徑作為測量路徑，應用該R-test量具測量該五軸工具機械的總成誤差；

(c)將前步驟所測量得到的總成誤差與該五軸工具機械已知的機構參數代入一幾何誤差模型，利用最小平方法求解而得到該幾何誤差模型所列11項幾何誤差項的值。

因此，本發明利用R-test量具以K4五軸同動路徑快速而準確測量三維空間總成誤差，并應用僅包括11項幾何誤差項的簡易幾何誤差模型，配合最小平方法即可準確的估算11項幾何誤差項，可供作五軸工具機械進行后續精度的改善作業。

此外，本發明所應用的五軸同動路徑以ISO/CD10791-6所規范的K4路徑為佳。

附圖說明

圖1為本發明X線性運動軸幾何誤差的模型定義示意圖。

圖2本發明C轉動運動軸幾何誤差的模型定義示意圖。

圖3為本發明將R-test量具架設于五軸工具機械所構成的坐標系示意圖。

圖4為本發明利用R-test量具所測量到幾何誤差的示意圖。

圖5為本發明一優選實施例利用K4路徑進行測量與經過計算后的誤差值比較圖。

【主要元件符號說明】

Xr、Yr、Zr：R參考坐標系的軸向；

Xx、Yx、Zx：X軸的機構參數；

Xy、Yy、Zy：Y軸的機構參數；

Xz、Yz、Zz：Z軸的機構參數；

Zc：C軸的機構參數；

Xa、Ya、Za：A軸的機構參數；

Xw、Yw、Zw：標準球中心在C軸坐標系的坐標值；

EXX、EYX、EZX、EAX、EBX、ECX：X軸的元件誤差量；

EXY、EYY、EZY、EAY、EBY、ECY：Y軸的元件誤差量；

EXZ、EYZ、EZZ、EAZ、EBZ、ECZ：Z軸的元件誤差量；

EXC、EYC、EZC、EAC、EBC、ECC：C軸的元件誤差量；

EXA、EYA、EZA、EAA、EBA、ECA：A軸的元件誤差量；

Xm：X軸相對于其原點的位移量；

Ym：Y軸相對于其原點的位移量；

Zm：Z軸相對于其原點的位移量；

Xx、Yx、Zx：X軸的機構參數；

Xy、Yy、Zy：Y軸的機構參數；

Xz、Yz、Zz：Z軸的機構參數；

Cm：C軸的定位角度；

Am：A軸的定位角度；

XOC、YOC：C軸在X、Y方向的安裝偏移量；

YOA、ZOA：A軸在Y、Z方向的安裝偏移量；

AOZ、BOZ：Z軸相對X與Y軸的垂直度位置誤差；

AOC、BOC：C軸相對X、Y軸的垂直度位置誤差；

BOA、COA：A軸相對Y、Z軸的垂直度位置誤差；

COX：X軸相對C軸的垂直位置誤差；