[發明專利]一種數控機床的動態誤差檢驗方法及裝置

有效

• 申請號: 201710438895.0
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107085409B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 陳吉紅;周會成;李雷
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

本發明公開了一種數控機床的動態誤差檢驗方法，包括：數據采集步驟，從數控機床獲取與所述數控機床的刀位點的實際位置相關的第一數據和與測頭的探針的偏移量相關的第二數據；數據處理步驟，對所述第一數據和所述第二數據進行處理，將所述第一數據和所述第二數據還原成工件坐標系下的理論刀位軌跡，并基于所述理論刀位軌跡和所述第二數據獲得實際刀位軌跡；分析步驟，通過比較所述理論刀位軌跡和所述實際刀位軌跡，得到所述理論刀位軌跡和所述實際刀位軌跡之間的誤差，獲得所述數控機床的動態誤差。本發明還公開了一種數控機床的動態誤差檢驗裝置、用于動態誤差檢驗的數控機床、測頭和存儲介質。

技術領域

本發明屬于數控機床技術領域，更具體地，涉及一種數控機床的動態誤差檢驗方法及裝置。

背景技術

隨著制造業對數控機床加工效率和精度要求的提高，需要五軸機床具備各伺服軸系統聯動配合的動態性能，而動態性能的優劣將對加工工件的質量和加工效率產生顯著影響。

為了驗證五軸機床的動態性能是否滿足要求，需要檢驗五軸機床的動態精度。對于五軸機床動態精度的檢驗，國內外學者做了大量研究，目前仍缺乏系統的機理分析和權威的評價標準。基于檢驗試件切削的樣件法能部分地反映機床的動態精度。目前國際上比較有名的機床檢驗試件，如美國的NAS979檢驗試件、日本的四角錐臺檢驗試件和德國的梅賽德斯檢驗試件等，僅能檢驗機床靜止或低速狀態下的各項精度，對于機床在高速工作狀態下的檢測無能為力。而且，通過上述試件檢測的一些機床，在實際應用中仍然會出現精度達不到期望要求的現象。

專利CN200710048269.7公開了一種“綜合檢測數控銑床精度的“S”形檢測試件及其檢測方法”提出了一種對五坐標數控銑床五軸聯動機床精度進行檢測的試件，并且還涉及使用檢測試件檢測五坐標數控銑床多坐標軸聯動精度的方法，如圖1所示。該檢測試件在試件型面中融入了航空薄壁的特征，不僅能夠反映五軸機床的靜態精度，而且重點關注了五軸機床的動態精度。試件型面曲率隨表面形狀變化而變化，在拐角處具有開閉角轉換特征，通過切削“S”件可以在一定程度上反映出五軸機床的動態誤差。

依據專利CN200710048269.7公開的五軸機床動態精度的檢驗方法，如圖1所示，每進行一次檢驗都需要五軸機床加工一次“S”件，包括從制備毛坯、粗加工以及精加工的整個過程；然后將加工好的“S”件用三坐標測量儀檢測其輪廓誤差；如果“S”件的輪廓誤差不合格，需要找到造成五軸機床動態誤差的機床因素，并調整機床相關參數；然后，再完整地加工一次“S”件，直到加工的“S”件滿足精度要求為止。這樣一臺五軸機床動態精度的檢驗的時間大約為一到兩天，有的時間會更長。這在很大程度上造成了時間和試件毛坯材料、電能等資源的浪費，而且這種方法不便于五軸機床動態精度的定期檢驗和動態性能的修正與調整。這種方法在驗證加工的“S”件是否合格時，還需要用三坐標測量儀等儀器，變向地增加了五軸機床動態精度檢驗的成本。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了數控機床的動態誤差檢驗方法及裝置，通過測頭沿著刀具軌跡貼合“S”件直紋加工面的掃描運動代替刀具的進給運動獲得五軸機床的動態誤差，來檢驗五軸機床的動態精度。

為實現上述目的，按照本發明，提供了(1)一種數控機床的動態誤差檢驗方法，包括：數據采集步驟，從數控機床獲取與所述數控機床的刀位點的實際位置相關的第一數據和與測頭的探針的偏移量相關的第二數據；數據處理步驟，對所述第一數據和所述第二數據進行處理，將所述第一數據和所述第二數據還原成工件坐標系下的理論刀位軌跡，并基于所述理論刀位軌跡和所述第二數據獲得實際刀位軌跡；分析步驟，通過比較所述理論刀位軌跡和所述實際刀位軌跡，得到所述理論刀位軌跡和所述實際刀位軌跡之間的誤差，獲得所述數控機床的動態誤差。采用上述技術方案，不需要實際加工工件，也就不需要用到三坐標測量儀等儀器，檢驗環節方便快捷，有效地節約了檢驗過程中的時間和資源成本。

(2)根據(1)所述的動態誤差檢驗方法，所述第一數據通過沿已經數控加工好的工件的外輪廓進行掃描測量而獲得。