[發明專利]一種用于數控機床旋轉軸誤差標定的方法和裝置

有效

• 申請號: 202010935925.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112247668B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 馮平法;張建富;李思覓;郁鼎文;吳志軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;G01B21/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 白雪靜

1.一種用于數控機床旋轉軸誤差標定的方法，其特征在于，包括：標定球板、球板支撐架、R-test測頭，其中，所述標定球板上安裝有N個標定球，其中，N為正整數，其中，M個標定球分布在一個圓周上，其中，M為正整數且小于等于N，所述標定球板安裝在所述球板支撐架上的四個位置生成球陣，其中，所述四個位置包括：第一位置為所述標定球板上的圓周周心與所述數控機床的C軸重合；第二位置為所述標定球板上的所述圓周周心與所述數控機床的C軸重合且與所述第一位置沿所述數控機床的C軸間隔預設距離；第三位置為所述標定球板上的所述圓周周心與所述數控機床的B軸重合；第四位置為所述標定球板上的所述圓周周心與所述數控機床的B軸重合且與所述第三位置沿所述機床B軸間隔預設距離，所述方法包括以下步驟：

在所述數控機床主軸上安裝所述R-test測頭；

所述數控機床進行旋轉軸運動標定所述球陣的各個球心的第一坐標位置；

在所述標定球陣和所述R-test測頭不移動情況下，所述數控機床進行直線軸運動帶動所述R-test測頭標定所述球陣的各個球心的第二坐標位置；

將所述球陣安裝在三坐標測量機上，標定所述球陣的各個球心的第三坐標位置；

根據所述球陣的各個球心的第三坐標位置和所述球陣的各個球心的第一坐標位置計算所述球陣的安裝誤差，將所述安裝誤差表達為齊次變換矩陣，以及將所述第三坐標位置表達在機床安裝坐標系中作為第四坐標位置；

根據所述球陣的各個球心的第四坐標位置和所述球陣的各個球心的第一坐標位置計算所述數控機床的旋轉軸誤差。

2.如權利要求1所述的方法，所述在所述數控機床主軸上安裝所述R-test測頭，包括：

所述R-test測頭通過所述數控機床的刀柄安裝在所述數控機床主軸上。

3.如權利要求1所述的方法，所述數控機床進行旋轉軸運動標定所述球陣的各個球心的第一坐標位置，包括：

控制所述數控機床的直線軸移動使所述R-test測頭位于各個所述標定球上方，控制所述R-test測頭測量各個所述標定球的球心坐標。

4.如權利要求1所述的方法，在所述標定球陣和所述R-test測頭不移動情況下，所述數控機床進行直線軸運動帶動所述R-test測頭標定所述球陣的各個球心的第二坐標位置，包括：

控制所述數控機床的直線軸移動使所述R-test測頭位于各個所述標定球上方，控制所述R-test測頭測量各個所述標定球的球心坐標。

5.如權利要求1所述的方法，所述根據所述球陣的各個球心的第三坐標位置和所述球陣的各個球心的第一坐標位置計算所述球陣的安裝誤差，包括：

獲得在各個所述標定球的理想球心位置和實際球心位置

根據公式計算機床坐標系的理想球心位置，其中，公式為：

其中，表示B軸第i個轉角角度和C軸第j個轉角角度，^rq(x)表示在參考坐標系下的實際球心位置，D_x(y)表示誤差轉換矩陣，分別表示B軸軸線沿X、Z方向的平移誤差和繞Y、Z方向的旋轉誤差，^rq^*(h)表示在參考坐標系下的理想球心位置。