CN101913104B - 利用多坐标机械加工机床对工件进行检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供利用多坐标机械加工机床对工件进行检测的方法，被检测的工件在加工完成后，在加工机床的工作台上直接检测，包括检测出所述的多坐标机械加工机床的机械误差、在所述的三坐标机械加工机床的数控系统中对所述的机床误差进行补偿、在所述的多坐标机械加工机床的测量控制软件中对所述的机床误差进行补偿、利用测量头直接在工作台上对工件进行测量、指导机床下一工序工作等五个步骤。本发明的优点是：本方法在多坐标机械加工机床上直接对正在加工的工件进行检测，通过在多坐标机械加工机床的数控系统和测量控制软件中补偿机械误差，以达到提高产品检测精度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种对利用多坐标机床加工的工件进行检测的方法，该方法支持普通多坐标加工机床在工件加工完后，直接在该机床上对该工件进行误差检测。
背景技术
数控机床是计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：
加工精度高，具有稳定的加工质量；
可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；
加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；
机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产效率高；
机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；
对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
数控机床一般包括：
主机，他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。也是用于完成各种切削加工的机械部件。
数控系统，是数控机床的核心，包括硬件如：印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等，不包括相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控系统的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。
编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
利用数控机床对工件进行加工一般包括粗加工、精加工、更精细加工，等步骤，根据加工工件的要求，精细化的工序就更多了，每步骤完成都需要对工件进行检测，将检测到的误差输入到数据机床的数控系统中，对工件的加工数据进行修正和补偿，使数控机床更加精细，再进行下一步骤的精度更高的加工工序。目前数控机床对加工完成一个工序需要进入到下一个工序的工件进行检测，都是使用一台专门的检测装置对工件进行检测，检测时，将加工完成的工件从加工机床上取下来，安装到检测台上进行检测，检测完成以后，将检测到的误差数据输入到机床的数据系统中，再将工件加载到加工台上，进行下一工序的更高精度的加工，这样检测由于需要将正在加工的工件从加工台上取下来，放到另外一个检测台上进行检测，完成后再加到加工机床的加工台上，在增加加工成本的同时，检测过程由于在不同的平台上检测，安放工件的过程中本身也会带来一些误差。
机床任何一个直线运动的轴均会有六项误差如图1所示，其中包括：线性误差(linear)、水平方向直线度(Horizontal straightness)、垂直方向直线度(Vertical straightness)、水平面内偏摆角(yaw)、垂直面内俯仰角(pitch)以及绕测量轴旋转的滚摆角(roll)。常见的三轴机床还会有每两个轴之间的垂直度(verticality)。总共是二十一项精度误差。目前市场上的数控系统像日本发那科(Fanuc)、日本三菱(Mitsubishi)、德国西门子(Sinumerik)、德国海德汉(Heidenhain)等主流系统，仅支持以上二十一项精度误差中的一项误差的补偿，即线性误差。其它的十八项误差在系统上是无法进行补偿的。但是任何的一台机床，都是有这些误差存在，特别是超过两米行程大型数据机床更是明显。
发明内容
本发明为了实现其技术目的所采用的技术方案是：利用多坐标机械加工机床对工件进行检测的方法，被检测的工件在加工完成后，在加工机床的工作台上直接检测，包括以下步骤：
步骤1、使用检测仪器检测出所述的多坐标机械加工机床的运动所产生的机械误差；
步骤2、将步骤1所测得的机械误差，输入到所述的多坐标机械加工机床的数控系统中，并对所述的机械误差进行补偿；数控系统不支持的其它误差的数据输入到测量头测量软件中；
步骤3、将测量头装夹在所述的多坐标机械加工机床的刀架上，机床主轴带动测量头运动，测量头实施对被加工零件几何参数的检测，检测结果记录在测量软件中；
步骤4、步骤3测量软件会对实际检测的工件几何参数与理论工件的标准参数进行比较，获得所述的工件的加工误差值，指导所述的多坐标机械加工机床下一步对所述的工件加工。
进一步的，上述的利用机械加工机床对工件进行检测的方法中：所述的检测仪器为激光干涉仪。所述的机械误差包括机床任何一个轴直线运动的轴线性误差、水平方向直线度误差、垂直方向直线度误差、水平面内偏摆角误差、垂直面内俯仰角误差、绕测量轴旋转的滚摆角误差和每两个轴之间的垂直度误差。
进一步的，上述的利用机械加工机床对工件进行检测的方法中：步骤2中对所述的机械误差进行补偿包括将线性误差直接补偿到所述的三坐标机械加工机床的数控系统，其余的机械误差填写到误差补偿表内，获得的误差补偿数据输入到所述的测量软件中。
本发明的优点是：本方法在多坐标机械加工机床上直接对正在加工的工件进行检测，通过在多坐标机械加工机床的数控系统和测量控制软件中补偿机械误差，以达到提高产品检测精度的目的。
下面结合附图和具体实施例对本发明作较为详细的描述。
附图说明
图1为单轴运动产生的误差图。
图2为本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图2所示，本实施例是利用多坐标机械加工机床对工件进行检测的方法，该方法适应于，当多坐标机械加工机床在对工件进行加工，完成一个加工工序后，直接在加工工作台上进行检测，这样可以减少由于移动工件在不同的工作台上检测而带来的随机误差，本实施例的方法中被检测的工件在加工完成后，在加工机床的工作台上直接检测，包括以下步骤：
步骤1、使用检测仪器检测出所述的三坐标机械加工机床的机床刀具运动所产生的机械误差。
目前、三坐标机械加工机床的机床误差一般包括如下误差：
X轴上的误差有：线性误差(linear)、水平方向直线度(Horizontalstraightness)、垂直方向直线度(Vertical straightness)、水平面内偏摆角(yaw)、垂直面内俯仰角(pitch)以及绕测量轴旋转的滚摆角(roll)。
同样Y轴上的误差也有：线性误差(linear)、水平方向直线度(Horizontalstraightness)、垂直方向直线度(Vertical straightness)、水平面内偏摆角(yaw)、垂直面内俯仰角(pitch)以及绕测量轴旋转的滚摆角(roll)。
Z轴上的误差也有：线性误差(linear)、水平方向直线度(Horizontalstraightness)、垂直方向直线度(Vertical straightness)、水平面内偏摆角(yaw)、垂直面内俯仰角(pitch)以及绕测量轴旋转的滚摆角(roll)。
另外还有X轴与Y轴之间的垂直度(verticality)误差，X轴与Z轴之间的垂直度(verticality)误差和Y轴与Z轴之间的垂直度(verticality)误差。
总共21项误差。
本实施例利用激光干涉仪测出这21项误差。
步骤2、将步骤1所测得的机械误差，输入到所述的三坐标机械加工机床的数控系统中，并对所述的机械误差进行补偿。
X轴上的线性误差、Y轴上的线性误差和Z轴上的线性误差等三项误差可以直接补偿到三坐标机械加工机床的数控系统中。
其余的机械误差填写到误差补偿表内，获得的误差补偿数据输入到所述的测量软件中。
步骤3、测量头装夹在所述的多坐标机械加工机床的刀架上，机床主轴带动测量头运动，测量头实施对被加工零件几何参数的检测，检测结果记录在测量软件中；
本实施例使用壹兴佰精密机械有限公司生产的测量头。
步骤4、步骤3测量软件会对实际检测的工件几何参数与理论工件的标准参数进行比较，获得所述的工件的加工误差值，指导所述的多坐标机械加工机床下一步对所述的工件加工。
Claims (4)
1.利用多坐标机械加工机床对工件进行检测的方法，被检测的工件在加工完成后，在加工机床的工作台上直接检测，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、使用检测仪器检测出所述的多坐标机械加工机床的机床刀具运动所产生的机械误差；
步骤2、将步骤1所测得的机械误差，输入到所述的多坐标机械加工机床的数控系统中，并对所述的机械误差进行补偿；数控系统不支持的其它误差的数据输入到测量头的测量软件中；对所述的机械误差进行补偿包括将线性误差直接补偿到所述的多坐标机械加工机床的数控系统，其余的机械误差填写到误差补偿表内，获得的误差补偿数据输入到所述的测量头的测量软件中；
步骤3、将测量头装夹在所述的多坐标机械加工机床的刀架上，机床主轴带动测量头运动，测量头实施对被加工零件几何参数的检测，检测结果记录在测量软件中；
步骤4、步骤3中测量软件对实际检测的工件几何参数与理论工件的标准参数进行比较，获得所述的工件的加工误差值，指导所述的多坐标机械加工机床下一步对所述的工件加工。
2.根据权利要求1所述的利用机械加工机床对工件进行检测的方法，其特征在于：所述的检测仪器为激光干涉仪。
3.根据权利要求1所述的利用机械加工机床对工件进行检测的方法，其特征在于：所述的机械误差包括机床任何一个轴直线运动产生的线性误差、水平方向直线度误差、垂直方向直线度误差、水平面内偏摆角误差、垂直面内俯仰角误差、绕测量轴旋转的滚摆角误差和每两个轴之间的垂直度误差。
4.根据权利要求1至3中任一所述的利用机械加工机床对工件进行检测的方法，其特征在于：所述的测量头为深圳壹兴佰精密机械有限公司生产的型号为CP52测头。
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