CN101221425B - 五轴机床中用于斜向加工的位置保证系统 - Google Patents
五轴机床中用于斜向加工的位置保证系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101221425B CN101221425B CN2007103051039A CN200710305103A CN101221425B CN 101221425 B CN101221425 B CN 101221425B CN 2007103051039 A CN2007103051039 A CN 2007103051039A CN 200710305103 A CN200710305103 A CN 200710305103A CN 101221425 B CN101221425 B CN 101221425B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axle
- angle
- around
- inclined hole
- pivot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
- Y10T409/307672—Angularly adjustable cutter head
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
- Y10T409/307728—Milling including means to infeed rotary cutter toward work including gantry-type cutter-carrier
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/30868—Work support
- Y10T409/308792—Indexable
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
一种安装在五轴机床上的用于斜向加工的位置保证系统,根据待加工斜孔的倾角和方向,在对孔进行初始加工之前,测量主轴箱枢转角误差和工作台旋转角误差,在加工孔时可以自动校正主轴箱的枢转角和工作台的旋转角,因此,可以精确保证加工中主轴箱的位置和工作台的位置。位置保证系统包括:用于测量位移角的A-轴校正装置,其中位移角是在主轴箱被枢转到与工件上待加工的斜孔的倾角一致时主轴箱绕A-轴的枢转角的目标值和测量值之间的误差,以这样一种方式来修正绕A-轴的枢转角,使得以修正的枢转角作为控制值来测量时位移角落入允许的范围内,在初始加工工件之前,通过执行基于包括待加工的斜孔的倾角和方向在内的形状数据的预先编好的测量程序来执行对所有待加工的斜孔的位移角的测量;用于存储待加工的每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角的修正数据存储装置;A-轴控制装置,用于读取NC设备执行工件的加工程序时每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角,并指示在执行斜孔的斜向加工时用已修正的绕A-轴的枢转角来枢转主轴箱。
Description
技术领域
本发明涉及一种五轴机床的位置保证系统,特别涉及这样一种系统,当在五轴机床,例如设有枢转主轴箱的桥式机床上加工工件上的斜孔时,可以补偿A-轴、主轴箱的枢转轴上的误差,以及用于分度工作台的C-轴上的误差。
背景技术
桥式机床在传统上被认为是一种典型的五轴机床。桥式机床包括一个位于横梁上的主轴箱,以及除了X-轴、Y-轴、Z-轴之外的用于枢转主轴箱的A-轴和用于分度工作台的C-轴。这种桥式机床的例子已经在林登公开号为2004-34168的日本专利上披露。五轴机床,包括桥式机床,已经方便地应用于自由表面的加工,其代表是螺桨的加工。
在模具的增值加工中,例如说,在自由表面上的成型加工具有最高的优先性,因此需要主轴的高速旋转和轴向运动的高速跟踪。为了满足需求,已经实现了用五轴机床进行更加高速和高精度成型加工。
这段日子,制造工业的周边环境变化非常巨大,对于缩短机械加工产品的生产时间的要求日益严格。同样对于用户来说,对于能更好地执行工艺密集的组合加工的五轴机床的需求也更为强烈。这种需求带来了高速、高精度加工方面的巨大改进,正如前面所述那样。在另一方面,旧式的加工操作在实际生产中并行存在,因此这种不平衡正在成为问题。
例如说,在加工模制生产大型树脂产品的模具,比如汽车的仪器面板或者保险杆时,除了先进的成型加工外,还有很多加工操作并不是成型加工所必需的,如对用于插入挤压销的孔的加工、冷却腔的加工以及根切成型加工等等。
即使在已经完善地建立高速加工的今天,加工操作决不是高速和高精度加工,如对于挤压销孔的加工,现在是通过熟练工人以劳动密集的方式来实际操作的。这是因为一个模具中有大量的挤压销孔,而各个销孔的倾角和方向都不同。
在用五轴机床加工挤压销孔时,需要枢转主轴来保证孔的倾角,旋转工作台来保证孔的方向。然而,这种加工不可避免地包括由于主轴箱的重量而带来的主轴箱倾角上的误差,或者工作台在旋转角度上的机械误差。因此,传统的五轴机床并不适合加工挤压销孔。因此,熟练工人的高劳动强度的斜向钻孔操作在实际生产中与五轴机床的成型加工是分开的。
实际上,在斜向钻挤压销孔时,熟练工人对于每个孔都执行手工调整和钻孔。大部分的操作时间花在调整工作上,而只有一小段时间花在实际的钻孔操作上。因此,目前还不能在现有的机床上完全实现高速和高精度的加工。
发明内容
因此,本发明的一个目标在于提供一个用于在五轴机床上进行斜向加工的位置保证系统,旨在解决现有技术中的上述问题,并且,基于待加工斜孔的倾角和方向,在初始加工孔之前,执行对主轴箱(spindle head)枢转角的误差和工作台旋转角误差的测量,在加工孔时,自动修正主轴箱的枢转角和工作台的旋转角,因此,可以在加工过程中确保主轴箱的位置和工作台的位置。
为了实现上述目的,本发明提供了一个用于修正由重力影响而产生的误差以及机械误差的位置保证系统,在一个五轴机床中,除了X-轴、Y-轴、Z-轴外,还有一个用于枢转主轴箱的A-轴和一个用于旋转工作台的C-轴,从而确保主轴箱在斜向加工工件上的斜孔时的位置。所述系统包括:一个用于测量位移角(displacement angle)的A-轴校正装置,位移角是在主轴箱被枢转到与工件上待加工的斜孔的倾角一致时主轴箱绕A-轴的枢转角的目标值和测量值之间的误差,以这样一种方式来修正A-轴的枢转角,使得以修正的枢转角来测量时位移角落入允许的范围内,在初始加工工件之前,通过执行基于包括待加工的斜孔的倾角和方向在内的形状数据的预先编好的测量程序来执行对所有待加工的斜孔的位移角的测量;一个用于存储待加工的每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角的修正数据存储装置;一个A-轴控制装置,用于读取NC设备执行工件的加工程序时每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角,并指示在执行斜孔的斜向加工时用已修正的绕A-轴的枢转角来枢转主轴箱。
在本发明的一个优选的实施例中,位置保证系统进一步包括:一个用于测量位移角的C-轴校正装置,位移角是在工作台被旋转到与工件中待加工的斜孔的方向一致时工作台绕C-轴的旋转角的控制值和测量值之间的误差,以这样一种方式来修正绕C-轴的旋转角,使得以修正的旋转角来测量时位移角落入允许的范围内,执行测量程序来对所有待加工的斜孔进行位移角的测量;一个修正数据存储装置,用于存储待加工的每个倾斜孔的已修正的绕C-轴的旋转角;一个C-轴控制装置,用于读取执行加工程序时每个倾斜孔的修正绕C-轴的旋转角,并指示执行斜孔的斜向加工时用已修正的绕C-轴的旋转角来旋转工作台。
按照本发明,本发明的位置保证系统使得斜向加工成为可能,该斜向加工与传统的斜向加工方法完全不同,在传统斜向加工方法中,熟练工人在手动调整每个孔使其与孔的倾角和方向要求一致之后,对斜孔进行钻孔。因此,本系统就有可能通过执行基于CAD数据的预先编好的测量程序和加工程序来对工件中的所有待加工的斜孔进行严格意义上的NC控制的、高精度的自动加工。高效的斜向钻孔,由于充分利用了五轴机床的高速性而成为可能。尤其当工件为大型模具时,就能实现在工件加工效率上的显著提高。
附图说明
图1是桥式机床的透视图,其中设置了根据本发明所述的位置保证系统;
图2是用图1所示的五轴机床来加工的工件的透视图;
图3图示了图2所示工件的待加工的挤压销孔的剖面图;
图4图示了图3所示挤压销孔的倾角和方向;
图5是根据本发明的一个实施例所示的位置保证系统的方框图;
图6是用于测量主轴箱绕A-轴的枢转角的位移角的程序流程图;
图7图示了在测量/校正工艺中主轴箱位置的变化;
图8图示了A-轴的位移角;
图9是用于测量工作台绕C-轴的旋转角的位移角的程序流程图;
图10A到10C图示了在测量/校正过程中工作台位置的变化。
具体实施方式
现在参考附图来描述根据本发明所述的用于在五轴机床上进行斜向加工的位置保证系统的一个较佳实施例。
图1显示了一个桥式机床,一个示例性的五轴机床,其中应用到了一个根据本发明所述的用于加工斜孔的位置保证系统。
图1中,附图标记2表示一对立柱,附图标记4表示床身。横梁6,桥接立柱2并沿水平方向延伸,且其安装在立柱2上。横梁6设计为可垂直滑动。拖板8可水平滑动地安装在横梁6上。主轴箱10可枢转地安装在拖板8上,并且由一个支撑在枢轴滚动导轨上的旋转枢转机构驱动。
工作台12设置在床身4上。工作台12为旋转工作台,能360度连续旋转,并且能把工作台12上的工件转向任意方向。
这种桥式机床有三个线性轴,X-轴,Y-轴和Z-轴。X-轴为使工作台12朝前后方向进给的控制轴,Y-轴为使拖板8横向进给的控制轴,Z-轴为使横梁6垂直进给的控制轴。除了X-轴,Y-轴和Z-轴外,机床还包括一个A-轴作为枢转轴,其用于使主轴箱10在Y-Z平面内从右到左在最大30度的范围内枢转,一个C-轴作为旋转轴,其用于使工作台12在连续方式下以任意角度旋转。
图2显示了一个工件的例子,其中斜孔由桥式机床加工。在本实施例中,该工件为一个大型模具20,用于模制大型树脂模制产品,比如汽车的仪器面板。这种大型模具20需要使用挤压销来使模制产品脱离模具。需要把大量的挤压销插入大型模具20中以使模制产品脱离模具。因此,在成型加工用于生产模制产品的曲面型腔以制成模具20后,在模具20中通过斜向钻孔加工了大量用于插入挤压销的销孔。
图3是模具20的剖面图,图示了销孔的形状。挤压销21,包括一个嵌片22和一个滑杆23,嵌片22从模具20中突出以挤压模制产品。在模具20中加工一个滑杆23可在其中滑动的滑杆孔24,和一个封装了嵌片22的型芯腔25。滑杆孔24和型芯腔25,作为一个整体,形成了销孔。
当把模具20放在工作台12上,用钻头来加工滑杆孔24时,工作台12旋转以满足孔24的方向要求,主轴箱10保持在倾斜位置以满足孔24的倾角要求,钻头在同时数字控制X-轴、Y-轴和Z轴时进给,从而加工滑杆孔24。
从理论上来说,根据不同孔的参考点坐标,不同孔的倾角、方向和形状来建立一个程序以加工模具20中待加工的所有的斜孔,并通过执行加工程序来自动加工模具20中的所有孔是可能的。
但是,实际上,当主轴箱10位于倾斜位置时,主轴箱10、立柱2和横梁6产生了偏差,从而产生了倾角误差。更有甚者,当工作台12旋转时,机械误差的产生是不可避免的。由于这种倾角误差和方向误差的存在,实际上很难精确地执行斜向加工。
因此,在图1所示的桥式机床上设置了根据本发明所示的位置保证系统,它能保证执行斜向加工时主轴箱和工作台的位置,并消除由于重力和机械误差所引起的主轴箱10枢转角度上和工作台12旋转角度上所产生的误差。
图5是根据本发明所述的位置保证系统的方框图。
在图5中,附图标记30表示CAN/CAM机,附图标记40表示CNC设备。CAD/CAM机30和CNC设备40通过通信装置,比如串行通信器或者LAN连接。
CAD/CAM机30包括一个CAD数据准备单元31,其用于准备待加工的工件设计时的CAD数据,在本实施例中为大型模具;一个加工程序准备单元32,其用于准备一个加工销孔的加工程序,该程序基于包含在CAD数据中的销孔参考点的位置、倾角、方向、形状等数据;一个测量程序准备单元33,其用于准备一个执行校正工作的测量程序,以便在CAD数据的基础上获得在修正主轴箱10的枢转角或者工作台12的旋转角时所需要的数据。
CNC设备40为一个CNC设备,能够对X-轴、Y-轴、Z-轴、A-轴和C-轴进行五轴同步控制,其基本上包括一个输入/输出单元42,一个运算控制单元43,一个存储单元44,一个X-轴控制单元45,一个Y-轴控制单元46,一个Z-轴控制单元47,一个A-轴控制单元48和一个C-轴控制单元49。
运算控制单元43,除了执行加工程序外,还执行用户定制模式下的测量程序。在执行这些程序时,X-轴控制单元45,Y-轴控制单元46,Z-轴控制单元47,A-轴控制单元48和C-轴控制单元49对各个轴发出指令,这些指令分别输出到X-轴伺服电机50、Y-轴伺服电机51、Z-轴伺服电机52、A-轴伺服电机53、C-轴伺服电机54。各个轴的实际位置由位置传感器55、56、57、58、59侦测,同时这些传感信号被反馈到CNC设备40中。
在执行测量程序来实施校正时,把接触式探头60安装到主轴箱10的前端。校正仪62安装在工作台12的预定位置处。校正仪62是一种量规,用于测量主轴箱枢转时枢转角的误差。一对校正仪64a、64b同样安装在工作台上相对于工作台旋转轴对称的位置上。校正仪62是一个具有高球度的球形量规,而校正仪64a、64b为柱形量规。
接触式探头60上有一个终端61,当终端61与校正仪62、64a或64b接触时所产生的开/关信号通过可编程控制器65输入到CNC设备40中。
图6是一个显示测量程序步骤的程序流程图,该测量程序执行校正工作以确定主轴箱10枢转时主轴箱10绕A-轴的枢转角的校正量。
图7图示了执行测量程序时主轴箱10位置的改变。安装在工作台12上的校正仪62的中心位置P(X0,Y0,Z0)已经测量好,因此是已知的。
首先,设置主轴箱10绕A-轴的枢转角(步骤S1)。先设置斜孔A1的倾角θ1。然后执行宏程序,该宏程序使主轴箱10枢转直到枢转角度达到第一个斜孔A1的倾角θ1,与此同时保持接触式探头60上的终端61与校正仪62上的球形表面相接触(步骤S2)。通过执行宏程序,主轴箱10绕A-轴的枢转角在理论上变为θ1,并且主轴箱10按图7所示倾斜。
在步骤S3中,执行一个宏程序,该宏程序包括测量校正仪62的一个已经测量过的中心点的坐标P′(参见图8),同时保持主轴箱10在倾斜位置。在该宏程序中,测量接触式探头61和校正仪62表面之间的四个接触点的坐标,并且根据这四个点的测量坐标值来计算中心位置P′的坐标。
在这样确定已测量的中心位置P′的坐标值后,在下面的步骤(步骤S4)中,根据已知的中心位置P所得到的差别(误差)就可以确定绕A-轴的位移角ε。
在图8中,假设从主轴箱10的枢转中心到主轴测量线之间的距离为“L”,并且接触式探头60的传感长度为“I”,绕A-轴的位移角ε就可以根据“L+I”之和与点P、P′之间的距离(误差)来确定。
在接下来的步骤S5中,对绕A-轴的位移角ε和预计公差α作比较以确定位移角ε是否在允许的范围内。如果位移角ε在允许的范围内,则把绕A-轴的枢转角“θ1-ε”存在存储单元44中(步骤S6),然后程序从步骤7返回到步骤1以进入对下一个斜孔的测量中。
如果位移角ε并不在允许的范围内,程序进入步骤S8。在步骤S8中,设为θ1的绕A-轴的枢转角的值用位移角修正为θ1-ε。程序然后返回到步骤S2,用绕A-轴的枢转角“θ1-ε”重复步骤S2到S5的测量程序,同时判断重新确定的绕A-轴的位移角ε是否已在允许的范围内(不超过误差α)。假如位移角ε不在允许的范围内,则又重复测量程序。
当位移角ε在重复测量之后已经落入了允许的范围内时,在步骤S6中把已经修正的绕A-轴的枢转角θ1存在存储单元44中。
对下一个斜孔A2执行相同的测量和校正程序。因此,主轴箱10以与斜孔A2的倾角θ2相同的角度围绕A-轴枢转,测量校正仪62的中心位置。重复测量程序直到位移角ε落入允许的范围内,把已经修正的绕A-轴的枢转角存在存储单元44中。对于其它所有的斜孔执行同样的程序。
图9是一个显示测量程序过程的程序流程图,该测量程序执行校正程序来确定工作台12旋转时绕C-轴的旋转角的修正量。
图10A到10C图示了在测量过程中工作台10位置的变化。
图10A显示了工作台12的初始位置(绕C-轴的旋转角=0°)。在工作台12上相对于旋转中心O为180°对称的P、Q点上安装了校正仪64a、64b。
起始的步骤S10到S13用来确定工作台12旋转中心O的位置。特别地,在步骤S10和S11中,测量点P在工作台12初始位置上的位置(绕C-轴的旋转角=0°)。在测量时,执行一个用接触式探头60来测量每个校正仪64a在点P处、校正仪64b在点Q处的孔中心的自动对中(从两对角方向靠近)宏程序,从而确定在绕C-轴的旋转角为0度时点P的坐标值。
在步骤S12和S13中,工作台12旋转180度,由此确定点P′的坐标值(图10B)。工作台12旋转中心O的位置与点P和P′的连线的中点重合(步骤S14)。
之后,工作台12定位在图10A所示的初始位置处(步骤S16)。
在接下来的步骤S19中,根据理论旋转角1和实际旋转角′1的差值来确定绕C-轴的位移角δ。然后比较位移角δ和公差β,以确定位移角是否在允许的范围内,即不超过公差β的值(步骤S20)。如果位移角δ在允许的范围内,则把绕C-轴的旋转角1存在存储单元44中(步骤S21),程序由步骤22返回步骤15以进行下一个斜孔的测量,然而,若位移角δ不在允许的范围内,则程序转入步骤S23。在步骤S23中,其值已经设为1的绕C-轴的旋转角的目标值,用位移角修正为1-δ。然后程序返回步骤S16,在工作台12返回初始位置后,用绕C-轴的旋转角“1-δ”来重复步骤S16到S23的测量程序。重复执行测量和校正程序,直到重新测量的位移角δ落入允许的范围。
对下一个斜孔A2执行相同的测量和校正程序。因此,工作台12绕C-轴旋转以符合斜孔A2的方向2,测量校正仪64a、64b的位置,在位移角δ落入允许的范围内时,把修正的绕C-轴的旋转角2存入存储单元44。对所有其它的斜孔执行相同的程序。
在孔的初始化加工之前,按照前面所述的方式,对于模具20中的所有待加工的斜孔A1到An,测量使各自的位移角在允许范围内的绕A-轴的枢转角和绕C-轴的旋转角并存入存储单元44。
下面对在CNC设备40中通过执行加工程序来进行斜向加工作一个描述,以对模具20中用于插入挤压销的孔A1至An的钻孔情况来举例说明。
如前所述,通过执行测量程序,在加工之前就已经知道,主轴箱10以什么样的枢转角绕A-轴枢转才能使主轴箱10进入精确符合每个斜孔的倾角θ要求的倾斜位置,工作台12以什么样的旋转角绕C-轴旋转才能使主轴箱10精确符合每个孔的方向。
因此,一旦进入实际加工,CNC设备40按照需要读出所有斜孔A1至An的绕A-轴的枢转角θ和绕C-轴的旋转角数据,在对每个孔进行钻孔时,用已修正的绕A-轴的枢转角和已修正的绕C-轴的旋转角来指示A-轴控制单元48和C-轴控制单元49,而不是用测量程序中所指示的绕A-轴的角和绕C-轴的角。这样,在主轴箱10、立柱2和横梁6因重力而产生的偏差以及工作台12上的机械误差得到补偿时,精确斜向钻孔就可以实现。
本发明的位置保证系统使得斜向加工成为可能,该斜向加工与传统的斜向加工方法完全不同,在传统斜向加工方法中,熟练工人在手动调整每个孔使其与孔的倾角和方向要求一致之后,对斜孔进行钻孔。因此,本系统就有可能通过执行基于CAD数据的预先编好的测量程序和加工程序来对工件中的所有待加工的斜孔进行严格意义上的NC控制的、高精度的自动加工。因此,高效的斜向钻孔,由于充分利用了五轴机床的高速性而成为可能。尤其当工件为大型模具时,就可以实现工件加工效率的显著提高。
对于斜孔,比如图3所示的销孔的加工,可以应用各种加工方法。按照时间顺序来说,这样的例子包括,用立铣床来锪孔,用钻头来加工导引孔,用枪孔钻来镗孔,用丝锥来车螺纹,等等。当然,本申请的位置保证系统可以适用于这些加工方法的任意一个。
Claims (6)
1.一种位置保证系统,用于校正由重力引起的误差和机械误差,在五轴机床中,除了X-轴、Y-轴、Z-轴外,还有用于枢转主轴箱的A-轴和用于旋转工作台的C-轴,从而确保斜向加工工件上的斜孔时主轴箱的位置,所述系统包括:
用于测量位移角的A-轴校正装置,位移角是在主轴箱被枢转到与工件上待加工的斜孔的倾角一致时主轴箱绕A-轴的枢转角的目标值和测量值之间的误差,以这样一种方式来修正绕A-轴的枢转角,使得以修正的枢转角作为目标值来测量时位移角落入允许的范围内,在初始加工工件之前,通过执行基于包括待加工的斜孔的倾角和方向在内的形状数据的预先编好的测量程序来执行对所有待加工的斜孔的位移角的测量;
修正数据存储装置,用于存储待加工的每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角;
A-轴控制装置,用于读取NC设备执行工件的加工程序时每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角,并指示在执行斜孔的斜向加工时用已修正的绕A-轴的枢转角来枢转主轴箱。
2.如权利要求1所述的位置保证系统,其特征在于,还包括:
用于测量位移角的C-轴校正装置,位移角是在工作台被旋转到与工件中待加工的斜孔的方向一致时工作台绕C-轴的旋转角的控制值和测量值之间的误差,以这样一种方式来修正绕C-轴的旋转角,使得以修正的旋转角作为控制值来测量时位移角落入允许的范围内,执行测量程序来对所有待加工的斜孔进行位移角的测量;
修正数据存储装置,用于存储待加工的每个斜孔的已修正的绕C-轴的旋转角;
C-轴控制装置,用于读取执行加工程序时每个斜孔的已修正的绕C-轴的旋转角,并指示在执行斜孔的斜向加工时用已修正的绕C-轴的旋转角来旋转工作台。
3.如权利要求1所述的位置保证系统,其特征在于,A-轴校正装置包括:
球形校正仪,其中心坐标值是已知的;
探头,安装在主轴箱前端,并且具有与校正仪的球形表面接触的终端;
位置传感装置,用于侦测终端从任意方向与球形表面相接触时探头终端和校正仪球形表面之间的接触点;
运算装置,当终端与球形表面从多个方向接触时,根据探头终端和校正仪球形表面的多个接触点的位置来计算球形校正仪的测量中心的坐标值,在保持主轴箱绕A-轴的倾角位于待加工的每个斜孔的倾角所要求的倾斜位置时,计算按照预定的测量程序测量的接触点的位置,根据球形校正仪的测量中心的计算坐标值和已知的球形校正仪中心的坐标值计算绕A-轴的位移角。
4.如权利要求2所述的位置保证系统,其特征在于,C-轴校正装置包括:
一对校正仪,安装于相对于工作台旋转中心180°对称的位置处;
探头,安装于主轴箱的前端,并且有与校正仪接触的终端;
位置传感装置,用于侦测当终端与校正仪相接触时,探头终端与每个校正仪之间的接触点,
运算装置,当工作台被旋转到与待加工的每个斜孔的方向一致的角度时,根据探头所测量的该对校正仪的位置来计算工作台的旋转角,比较旋转角的计算值与绕C-轴的旋转角的控制值,计算绕C-轴的位移角。
5.如权利要求1所述的位置保证系统,其特征在于,五轴机床为桥式机床,
包括使工作台前后移动的X-轴,用于垂直移动横梁的Z-轴,该横梁支撑于一对立柱上并在立柱上垂直移动,和沿横梁横向移动主轴箱的Y-轴。
6.如权利要求1至5任一项所述的位置保证系统,其特征在于,工件为模具,该模具加工有用于挤压销插入的大量斜向销孔。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006305648A JP4902316B2 (ja) | 2006-11-10 | 2006-11-10 | 斜め加工のための5軸加工機の姿勢保証システム |
JP2006305648 | 2006-11-10 | ||
JP2006-305648 | 2006-11-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101221425A CN101221425A (zh) | 2008-07-16 |
CN101221425B true CN101221425B (zh) | 2011-09-14 |
Family
ID=39370232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2007103051039A Active CN101221425B (zh) | 2006-11-10 | 2007-11-09 | 五轴机床中用于斜向加工的位置保证系统 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7941240B2 (zh) |
JP (1) | JP4902316B2 (zh) |
CN (1) | CN101221425B (zh) |
Families Citing this family (56)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4841269B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-12-21 | 株式会社ニデック | 眼鏡レンズ加工装置 |
CN100594096C (zh) * | 2008-06-25 | 2010-03-17 | 沪东重机有限公司 | 斜面钻孔定向工具及气缸盖上钻冷却水孔时的定向方法 |
JP5445460B2 (ja) * | 2008-10-28 | 2014-03-19 | 日本電気株式会社 | なりすまし検知システム、なりすまし検知方法及びなりすまし検知プログラム |
JP5220183B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2013-06-26 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置および当該数値制御装置の制御方法 |
CN101887250B (zh) * | 2009-05-12 | 2012-05-30 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Cnc工具机控制装置 |
JPWO2011111088A1 (ja) * | 2010-03-08 | 2013-06-27 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置及び数値制御装置の制御方法 |
DE102010029429A1 (de) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Messvorrichtung |
JP5491312B2 (ja) * | 2010-08-02 | 2014-05-14 | オークマ株式会社 | 多軸工作機械の幾何誤差の計測方法 |
JP5789114B2 (ja) * | 2011-04-04 | 2015-10-07 | オークマ株式会社 | 工作機械の補正値演算方法及びプログラム |
SK288259B6 (sk) * | 2011-10-21 | 2015-04-01 | Microstep Spol. S R.O. | CNC stroj na rezanie plazmou, kyslíkom a vodným lúčom ako rezacím nástrojom s automatickým nastavovaním presnej polohy rezacieho nástroja v rezacej hlave autokalibráciou a spôsob takéhoto nastavovania |
US9573202B2 (en) * | 2012-03-30 | 2017-02-21 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Workpiece machining method, machine tool, tool path-generating device and tool path-generating program |
CN103576609A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-12 | 天津天汽模车身装备技术有限公司 | 一种利用翻转胎具在三轴数控机床加工负角型面的方法 |
CN103831665B (zh) * | 2012-11-23 | 2016-07-06 | 江西昌河航空工业有限公司 | 一种五轴机床旋转轴定位精度检测和校正方法 |
TWI504476B (zh) * | 2013-01-16 | 2015-10-21 | Tongtai Machine & Tool Co Ltd | 加工機旋轉中心的檢知方法 |
CN103170707A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-06-26 | 成都佳士科技有限公司 | 缸体机器人焊接工作站 |
CN103197601B (zh) * | 2013-03-04 | 2016-03-09 | 西北工业大学 | 刀轴摆动五坐标数控机床摆长测定方法 |
CN105592978B (zh) * | 2013-08-27 | 2017-08-08 | 三菱重工工作机械株式会社 | 机床 |
JP5705283B2 (ja) * | 2013-09-09 | 2015-04-22 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工作機械および工作機械の回転軸の測定方法 |
JP2016016465A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 株式会社東洋鐵工所 | 五軸バリ取り加工装置 |
US9517512B2 (en) * | 2014-09-26 | 2016-12-13 | Chuan Liang Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic positioning device for five-axis machine |
US10459425B2 (en) * | 2015-06-11 | 2019-10-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerical control device |
WO2016203546A1 (ja) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | 三菱電機株式会社 | 指令値生成装置 |
DE102015112651B3 (de) * | 2015-07-31 | 2016-07-28 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren und Messgerät zum Bestimmen von dimensionalen Eigenschaften eines Messobjekts |
CN105033761A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-11 | 唐山轨道客车有限责任公司 | 数控加工中心检测方法及装置 |
CN105382555B (zh) * | 2015-11-24 | 2020-05-26 | 中捷机床有限公司 | 应用线性导轨的箱框式龙门框架结构 |
EP3192611A1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-07-19 | Renishaw plc | Calibration device and method |
JP6845612B2 (ja) | 2016-03-07 | 2021-03-17 | 中村留精密工業株式会社 | 工作機械における機械精度の測定方法及び装置 |
US10203682B2 (en) * | 2016-06-14 | 2019-02-12 | Doosan Machine Tools Co., Ltd. | Position controller for controlling a rotation center of a tilting head |
FR3054463B1 (fr) * | 2016-07-29 | 2018-12-07 | Seti Tec | Dispositif de percage a vitesse d'avance automatique ou controlee a broche auto alignante |
CN106392667A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-02-15 | 三星智能科技盐城有限公司 | 一种五轴复合加工中心 |
EP3327524B1 (en) | 2016-11-29 | 2023-04-05 | GF Machining Solutions AG | Kinematic calibration |
JP6606054B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2019-11-13 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械の運動誤差同定方法 |
CN106843152B (zh) * | 2017-03-06 | 2019-03-22 | 航天材料及工艺研究所 | 一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法 |
KR101781093B1 (ko) * | 2017-06-16 | 2017-10-10 | (주)제이에스엠티 | Cnc 범용 전수검사장치 |
JP6856469B2 (ja) | 2017-07-19 | 2021-04-07 | ファナック株式会社 | サーボモータ制御装置 |
CN107816945A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-20 | 大连民族大学 | 五坐标测量机 |
CN108098455B (zh) * | 2017-11-14 | 2019-08-02 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种工件找正方法 |
JP6574915B1 (ja) * | 2018-05-15 | 2019-09-11 | 東芝機械株式会社 | 被加工物の加工方法および被加工物の加工機 |
CN109175886A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-11 | 青岛宙庆工业设计有限公司 | 备门安装铰链孔的加工工艺 |
CN110161965B (zh) * | 2019-05-10 | 2020-08-18 | 华中科技大学 | 一种大型航天机匣斜孔的在机测量方法 |
CN110108207B (zh) * | 2019-05-16 | 2021-02-19 | 博众精工科技股份有限公司 | 基于探针的旋转轴回转中心线几何误差标定方法 |
CN110434852B (zh) * | 2019-07-16 | 2022-07-01 | 珠海卡佩克机器人科技有限公司 | 一种穿孔加工方法及系统 |
CN110726368B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-07-20 | 广东长盈精密技术有限公司 | 产品中心的机械坐标的获取方法 |
JP7337664B2 (ja) * | 2019-11-06 | 2023-09-04 | オークマ株式会社 | 工作機械における位置計測センサの補正値計測方法及び補正値計測システム |
CN113219818A (zh) * | 2020-01-21 | 2021-08-06 | 上海铼钠克数控科技股份有限公司 | 数控机床的控制方法及装置 |
CN111580460B (zh) * | 2020-06-05 | 2023-05-16 | 沈机(上海)智能系统研发设计有限公司 | 五轴机床的误差检测系统、误差检测和补偿方法 |
WO2022067594A1 (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 五轴联动数控机床旋转轴线位置误差检测方法及检测装置 |
CN112631199B (zh) * | 2020-11-27 | 2021-10-01 | 上海柏楚电子科技股份有限公司 | 用于标定机床的结构性参数的方法、装置及机床控制系统 |
CN112526924B (zh) * | 2020-12-10 | 2022-10-21 | 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 | 一种五轴双摇篮结构机床用3d测头的标定方法 |
CN112620679A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-09 | 中国民航大学 | 航空发动机异形件扩孔装置及方法 |
CN112558549B (zh) * | 2021-02-09 | 2021-08-03 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种面向大部件群孔加工孔位误差最小的基准选取方法 |
CN113251907A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种五自由度精密测量装置及其控制方法 |
CN113341878B (zh) * | 2021-06-23 | 2023-04-18 | 重庆理工大学 | 五轴数控机床的热误差测量方法 |
CN115921951B (zh) * | 2023-03-09 | 2023-06-09 | 成都承奥科技有限公司 | 一种加工斜喷油孔的加工装置以及加工方法 |
CN116400642B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-10-03 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
CN117340685B (zh) * | 2023-12-04 | 2024-03-15 | 宁波市凯博数控机械有限公司 | 一种应用于立式加工机床的摇篮式五轴联动总成 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006109445A1 (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-19 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 工作機械及び工作機械の変位補正方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62218808A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | Tokyo Boeki Kk | 三次元計測ロボットの計測精度補正方法 |
JPS63109957A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-14 | Toyota Motor Corp | 傾斜軸を有する工作機械の傾斜角制御装置 |
JPH0688192B2 (ja) * | 1989-04-21 | 1994-11-09 | 株式会社牧野フライス製作所 | 5軸nc工作機械 |
JPH0688192A (ja) | 1991-08-28 | 1994-03-29 | Nisshin Steel Co Ltd | 加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 |
JP4198861B2 (ja) * | 2000-03-23 | 2008-12-17 | 東芝機械株式会社 | 多軸工作機械の主軸頭における機械誤差の補正方法 |
DE60134983D1 (de) * | 2000-05-31 | 2008-09-04 | Unova Ind Automation Sys Inc | Verfahren und einrichtung zum kalibrieren einer drehachse |
JP3939604B2 (ja) | 2002-06-28 | 2007-07-04 | 東芝機械株式会社 | 門形工作機械 |
US7283889B2 (en) * | 2003-02-19 | 2007-10-16 | Fanuc Ltd | Numerical control device, and numerical control method |
JP4038185B2 (ja) * | 2003-02-19 | 2008-01-23 | ファナック株式会社 | 数値制御方法 |
JP2004348350A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械の補正装置 |
JP4066906B2 (ja) * | 2003-08-08 | 2008-03-26 | 株式会社ジェイテクト | 数値制御装置及びncデータ作成装置 |
JP3917114B2 (ja) * | 2003-08-08 | 2007-05-23 | 株式会社ジェイテクト | 回転軸を有する加工機の誤差算出方法 |
-
2006
- 2006-11-10 JP JP2006305648A patent/JP4902316B2/ja active Active
-
2007
- 2007-11-09 US US11/937,742 patent/US7941240B2/en active Active
- 2007-11-09 CN CN2007103051039A patent/CN101221425B/zh active Active
-
2010
- 2010-12-29 US US12/981,179 patent/US8112173B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006109445A1 (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-19 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 工作機械及び工作機械の変位補正方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008119784A (ja) | 2008-05-29 |
CN101221425A (zh) | 2008-07-16 |
US8112173B2 (en) | 2012-02-07 |
US20080114485A1 (en) | 2008-05-15 |
US20110093115A1 (en) | 2011-04-21 |
US7941240B2 (en) | 2011-05-10 |
JP4902316B2 (ja) | 2012-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101221425B (zh) | 五轴机床中用于斜向加工的位置保证系统 | |
KR100995165B1 (ko) | 슬라이드 코어 구멍을 가공하는 방법 및 슬라이드 코어구멍의 가공 시에 사용하는 측정/교정 시스템 | |
EP3134707B1 (en) | Calibration of measurement probes | |
CN103777570B (zh) | 基于nurbs曲面的加工误差快速检测补偿方法 | |
JP2006517151A (ja) | 常用ブレードを製造する方法と装置 | |
US20070145932A1 (en) | Controller for machine tool | |
JPH0565886B2 (zh) | ||
CN108907892A (zh) | 一种数控机床零点快速标定方法 | |
CN113985813B (zh) | 一种基于在机检测的机床原点误差补偿方法 | |
CN114185307B (zh) | 一种大型薄壁件加工变形分区补偿方法 | |
Ge et al. | On-machine measurement-based compensation for machining of thin web parts | |
CN109799783A (zh) | 数控机床维修螺纹管体的方法、控制装置及数控机床 | |
KR20020026876A (ko) | 금형의 제조방법 및 그 제조장치 | |
Brandy et al. | A methodology for compensating errors detected by process-intermittent inspection | |
Nikam | Coordinate Measuring Machine (CMM) | |
CN113211182A (zh) | 一种试切试找四轴旋转中心方法 | |
KR102198547B1 (ko) | Cnc컨트롤러의 가공위치데이터와 가공부하 감지센서의 신호데이터를 동기화함으로써 절삭공구교환시기 및 절삭공구교환위치를 결정하는 방법 | |
JPH081405A (ja) | ロストモーション検出方法及び装置 | |
Jordanova | DEFINING THE GEOMETRICAL ACCURASY OF INSTRUMENTAL DATUM SURFACES OF CNC LATHES | |
Zhong et al. | An Identification Method of Squareness Errors Based on Volumetric Error Model in Machine Tools | |
Chen et al. | Kinematic errors evaluation of five-axis machine tool using direct cutting method | |
Czerech et al. | Influence of CNC machine tool technical condition on the geometrical accuracy of freeform surfaces | |
CN114563980A (zh) | 一种精密数控机床多轴联动精度检测方法 | |
Meng et al. | Error Identification and Compensation with Space Gauge in High-speed Machine Tools | |
SU865554A1 (ru) | Способ фрезеровани нежестких деталей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |