[發(fā)明專利]一種用于數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010935925.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112247668B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮平法;張建富;李思覓;郁鼎文;吳志軍
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 白雪靜

本發(fā)明提出一種用于數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定的方法和裝置，其中，方法包括：數(shù)控機(jī)床主軸上安裝R?test測頭；數(shù)控機(jī)床進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動標(biāo)定球陣的各個球心的第一坐標(biāo)位置；保持安裝情況下，數(shù)控機(jī)床進(jìn)行直線軸運(yùn)動帶動R?test測頭標(biāo)定球陣的各個球心的第二坐標(biāo)位置；將球陣安裝在三坐標(biāo)測量機(jī)上，標(biāo)定其各個球心的第三坐標(biāo)位置；根據(jù)各個球心的第三坐標(biāo)位置和第二坐標(biāo)位置計算球陣的安裝誤差的齊次變換矩陣；將第三坐標(biāo)位置表達(dá)在機(jī)床安裝坐標(biāo)系中作為第四坐標(biāo)位置；根據(jù)各個球心的第四坐標(biāo)位置和第一坐標(biāo)位置計算數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸誤差。由此，通過直線軸小范圍單軸重復(fù)運(yùn)動配合旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定的方法和裝置。

背景技術(shù)

五軸數(shù)控機(jī)床是工業(yè)常見的加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床幾何誤差是指由機(jī)床的原始制造誤差，機(jī)床零部件制造和安裝過程中因表面質(zhì)量、幾何尺寸、相互之間的位置誤差等，造成機(jī)床某些零件的位置產(chǎn)生偏差，從而引起的機(jī)床運(yùn)動誤差。對于五軸數(shù)控機(jī)床其直線進(jìn)給軸和旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸由兩種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此檢測方法與辨識理論均存在差異。通常分別檢測直線軸和旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差。數(shù)控機(jī)床直線軸誤差標(biāo)定方法已較為成熟，但旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定方法仍是現(xiàn)在研究的難點(diǎn)。

解耦基于多體系統(tǒng)理論和齊次坐標(biāo)變換為基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)軸誤差物理模型中的未知參數(shù)需要多種位姿標(biāo)定的結(jié)果，多位姿標(biāo)定時直線軸和旋轉(zhuǎn)軸同時產(chǎn)生誤差，但是在旋轉(zhuǎn)軸誤差物理模型中解耦困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定的方法和裝置，其目的是為了通過直線軸小范圍單軸重復(fù)運(yùn)動配合旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定。

根據(jù)本發(fā)明的用于數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定的方法包括：在數(shù)控機(jī)床主軸上安裝R-test(三維定位測頭，Trinity probe)測頭；數(shù)控機(jī)床進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動標(biāo)定球陣的各個球心的第一坐標(biāo)位置；在標(biāo)定球陣和R-test測頭不移動情況下，數(shù)控機(jī)床進(jìn)行直線軸運(yùn)動帶動R-test測頭標(biāo)定球陣的各個球心的第二坐標(biāo)位置；將球陣安裝在三坐標(biāo)測量機(jī)上，標(biāo)定球陣的各個球心的第三坐標(biāo)位置；根據(jù)球陣的各個球心的第三坐標(biāo)位置和球陣的各個球心的第一坐標(biāo)位置計算球陣的安裝誤差，將安裝誤差表達(dá)為齊次變換矩陣，以及將第三坐標(biāo)位置表達(dá)在機(jī)床安裝坐標(biāo)系中作為第四坐標(biāo)位置；根據(jù)球陣的各個球心的第四坐標(biāo)位置和球陣的各個球心的第一坐標(biāo)位置計算數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸誤差。

另外，根據(jù)本發(fā)明的用于數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差標(biāo)定的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，R-test測頭通過數(shù)控機(jī)床的刀柄安裝在數(shù)控機(jī)床主軸上。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，四個位置包括：

第一位置為標(biāo)定球板上的圓周周心與數(shù)控機(jī)床的C軸重合；

第二位置為標(biāo)定球板上的圓周周心與數(shù)控機(jī)床的C軸重合且與第一位置沿數(shù)控機(jī)床的C軸間隔預(yù)設(shè)距離；

第三位置為標(biāo)定球板上的圓周周心與數(shù)控機(jī)床的B軸重合；

第四位置為標(biāo)定球板上的圓周周心與數(shù)控機(jī)床的B軸重合且與第三位置沿機(jī)床B軸間隔預(yù)設(shè)距離。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，數(shù)控機(jī)床進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動標(biāo)定球陣的各個球心的第一坐標(biāo)位置，包括控制數(shù)控機(jī)床的直線軸移動使R-test測頭位于各個標(biāo)定球上方，控制R-test測頭測量各個標(biāo)定球的球心坐標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在標(biāo)定球陣和R-test測頭不移動情況下，數(shù)控機(jī)床進(jìn)行直線軸運(yùn)動帶動R-test測頭標(biāo)定球陣的各個球心的第二坐標(biāo)位置，包括：控制數(shù)控機(jī)床的直線軸移動使R-test測頭位于各個標(biāo)定球上方，控制R-test測頭測量各個標(biāo)定球的球心坐標(biāo)。