[發(fā)明專利]補償計算機數(shù)字控制加工系統(tǒng)尺寸準確度的電系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210043124.9
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102650864A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設計）人: J.古;S.K.柯金;P.J.迪茲
• 申請（專利權）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

技術領域

本發(fā)明大體涉及用于計算四軸CNC機床的全局偏移的系統(tǒng)和方法。

背景技術

計算機數(shù)字控制(computer?numerical?controlled：CNC)加工系統(tǒng)通常用在工業(yè)生產(chǎn)中，以根據(jù)之前定下的計劃準確地加工零件。通常，這些計劃在計算機輔助設計包中被開發(fā)出來，并可以以工程圖的形式表示出來。CNC加工系統(tǒng)可以根據(jù)組裝順序命令(例如，G碼)來操作，所述命令指示系統(tǒng)通過移動可控切削道具來加工零件。在操作期間，系統(tǒng)可以檢測刀具的位置，并經(jīng)由精確的伺服馬達控制來控制刀具相對于零件的位置。零件可以被保持或夾在固定裝置內(nèi)，該固定裝置又定位在機床工作臺上。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于補償CNC加工系統(tǒng)的尺寸準確度的電子系統(tǒng)，包括CNC加工系統(tǒng)、尺寸測量裝置和補償處理器，該CNC加工系統(tǒng)配置為將特征部加工到零件中，該尺寸測量裝置配置為測量零件的尺寸和提供對應于經(jīng)測量的尺寸的輸出，該補償處理器與CNC加工系統(tǒng)和尺寸測量裝置通信。補償處理器配置為接收來自尺寸測量裝置的輸出，以計算多個偏移，并將偏移提供到CNC加工系統(tǒng)。CNC加工系統(tǒng)可以包括四軸CNC銑床，尺寸測量裝置可以包括坐標測量機。

在一實施例中，計算多個CNC偏移可以包括計算零件的經(jīng)測量的尺寸和相應的標稱尺寸之間的偏差；將該偏差從CMM坐標系轉(zhuǎn)換到CNC加工系統(tǒng)的坐標系；和計算使得將來的偏差最小化的多個CNC偏移。補償處理器可以還根據(jù)加權算法對所述偏差進行加權，諸如通過將所述偏差除以被提供的公差。在一實施例中，補償處理器可以通過優(yōu)化在聯(lián)立方程組內(nèi)的多個偏移變量來計算最小化將來的偏差的多個CNC偏移，諸如通過最小二乘擬合。多個CNC偏移可以包括全局偏移，諸如，工作臺偏移、固定裝置偏移、或角偏移。

一種用于補償CNC加工系統(tǒng)的尺寸準確度的電子方法，包括通過接口接收設置信息、通過接口從坐標測量機接收測量數(shù)據(jù)、從設置信息和測量數(shù)據(jù)計算多個CNC偏移、和輸出該多個CNC偏移。在一實施例中，設置信息可以包括特征部描述信息和零件信息，測量數(shù)據(jù)可以涉及被加工零件的一個或多個經(jīng)測量的尺寸。特征部描述信息可以還包括多個特征部記錄，其中每個特征部記錄對應于被CNC加工系統(tǒng)加工的相應特征部。

計算多個CNC偏移可以包括從測量數(shù)據(jù)和特征部描述信息計算一個或多個特征部偏差，將測量數(shù)據(jù)從CMM坐標系轉(zhuǎn)換為CNC加工系統(tǒng)的坐標系內(nèi)的多個CNC偏移變量、和優(yōu)化CNC偏移變量以最小化特征部偏差。在一個實施例中，優(yōu)化CNC偏移變量可以包括執(zhí)行最小二乘擬合。

該方法可以還包括將加權算法應用到一個或多個將來的偏差。加權算法可以配置為當優(yōu)化CNC偏移變量時修改尺寸的影響，諸如通過使特征部偏差除以在特征部描述設置信息中接收的公差。該方法可以還包括輸出性能數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的上述特征部和優(yōu)勢及其他特征部和優(yōu)勢將從用于實施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。

附圖說明

圖1是用于補償被加工零件的尺寸準確度的系統(tǒng)的示意圖。

圖2是具有多個特征部的零件的示意俯視圖。

圖3A是具有A工作臺的四軸CNC銑床的示意透視圖。

圖3B是具有B工作臺的四軸CNC銑床的示意透視圖。

圖3C是具有C工作臺的四軸CNC銑床的示意透視圖。

圖4是坐標測量機的示意性透視圖。

圖5是用于從CMM測量數(shù)據(jù)計算CNC校準偏移的計算機化方法的實施例的流程圖。

圖6是提供到補償處理器的接口的設置信息和CMM數(shù)據(jù)的圖示。

圖7是用于計算CNC校準偏移的計算機化方法的實施例的流程圖。

圖8是在CNC加工系統(tǒng)內(nèi)的多個參考坐標系的示意圖。

圖9是在坐標測量機內(nèi)的參考坐標系的示意圖。

圖10是由補償處理器提供的輸出數(shù)據(jù)的流程圖。

具體實施方式

參考附圖，其中在幾幅圖中相同的附圖標記用于標識相似或相同的構(gòu)件，圖1示出了示例性系統(tǒng)10，該系統(tǒng)用于補償被加工的零件12的尺寸準確度。如圖所示，系統(tǒng)10可以包括計算機數(shù)字控制(CNC)加工系統(tǒng)14，其通一個或多個加工過程在零件上創(chuàng)建一個或多個特征部(例如，孔16)。在一實施例中，CNC加工系統(tǒng)14可以包括CNC銑床，諸如四軸銑床，并可以執(zhí)行諸如切削、端面銑削、鉆孔、珩磨和/或穿孔的過程。