CN103273379B - 一种多轴联动双摆头数控铣床c轴联动精度的检测方法 - Google Patents
一种多轴联动双摆头数控铣床c轴联动精度的检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，包括如下步骤：将标准球头安装到机床主轴上，在机床系统中设置标准球头的工作长度L和球头直径D；在机床床身架设带数据采集和输出的数显千分表，数显千分表的测头与标准球头接触后压进一定距离d，并对当前千分表的位置复零；打开机床RTCP运动模式，使C轴绕标准球头球心进行旋转；用数显千分表采集旋转过程中球头与测头之间产生的位移偏差△l，不同旋转角度下的位移偏差△l值即为C轴在该角度下的联动精度。该方法对数据的采集、分析更为快捷和有效，并可作为后续机床C轴精度补偿的依据，且勿须进行大量试切，也不需要配备三坐标测量仪器进行专检，成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法。
背景技术
目前在数控加工领域，企业对加工复杂结构件零件的设备的加工精度和加工效率提出了更高的要求，随着高速高效等高性能加工技术的不断兴起和应用，企业逐步选用多轴联动数控加工设备，如A/C、B/C结构的多轴联动双摆头数控铣床，它具有加工范围广、精度及灵活性高、复合加工能力强等特点，由于铣床的精度决定了零件加工精度，因此铣床精度检测是关键环节。
现有技术用于检测如A/C、B/C结构的多轴联动双摆头数控铣床的多轴数控机床的几何精度、定位精度和重复定位精度指标是非常简单而且直观的单一精度指标。一般在几何精度验收中参照执行的标准是ISO10791-2；在定位精度、重复定位精度验收中参照执行的标准是VDI/DGQ3441；在机床动态精度验收中参照的标准有美国标准NAS979试件和我国的S件试件检测标准。传统的检测方法与上述几何精度检测标准（ISO10791-2、VDI/DGQ3441）是利用千分表与主轴芯棒对C轴精度进行检测，但该方法无法有效进行两摆动轴轴线不相交数控铣床的精度检测，且无法有效进行C轴任意角度位置下的联动精度的数值采集、存储和处理，自动化程度低，反复检测次数多，无法进行定量分析；而应用NAS979标准和S件标准试件的试件测试法需要经过调试、试切、再调试、再试切等反复过程，材料、刀具、试件耗费严重，同时样件试切结果受工艺方法、编程质量、刀具、切削参数等因素影响较大，无法客观反映C轴联动精度，另外样件试切后需要搬离机床送至三坐标测量设备进行检测，过程中存在变形、翘曲、重定位等情况，精度损失明显，检测成本高，周期长。
发明内容
为解决现有的针对A/C、B/C结构的多轴联动数控铣床的精度检测采用的依靠千分表与主轴芯棒检测C轴精度的方法和样件测试法存在的上述问题，本发明提供了一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法。本发明的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，包括如下步骤：将标准球头安装到机床主轴上，在机床系统中设置标准球头的工作长度L和球头直径D；在机床床身架设带数据采集和输出的数显千分表，数显千分表的测头与标准球头接触后压进一定距离d，并对当前数显千分表的位置复零；打开机床RTCP运动模式，使C轴绕标准球头球心进行旋转；用数显千分表采集旋转过程中球头与测头之间产生的位移偏差△l，不同旋转角度下的位移偏差△l值即为C轴在该角度下的联动精度。
所述的在将标准球头安装到机床主轴上前，还包括将机床两联动轴复零的步骤。
所述的C轴以固定速度F、固定角度α绕标准球头球心进行旋转，每次旋转固定角度α后暂停t秒,旋转固定角度α的时间加上暂停时间t等于数显千分表数据采集周期T。
所述的C轴旋转方向是顺时针方向、逆时针方向或正反两个旋转。
所述的标准球头是一端设置有安装直柄的标准球体，标准球头的工作长度L和球头直径D是已知量，球头的球度精度应小于等于0.001mm，标准球头装入主轴后绕轴线的同轴度小于0.01mm。
所述的数显千分表外接有用于数据采集的计算机，数显千分表的测头与标准球头保持接触并压进一定距离d，d的数值大于C轴联动允许的联动精度即位移偏差△l的2倍。
所述的旋转固定角度α在0.1度～10度之间选取，暂停时间t在1秒～10秒之间选取。
本发明相比于现有技术具有如下积极效果：本发明的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法能够检测和直观表达多轴联动机床C轴与主轴、刀具之间因装配、磨损等原因导致的联动误差，相比于现有技术的试件测试法，本发明的检测结果数据采集、分析更为快捷和有效，并可作为后续机床C轴精度补偿的依据，且勿须进行大量试切，也不需要配备三坐标测量仪器进行专检，成本低、效率高；本发明可直观获取C轴联动过程中刀尖在每一个角度位置的联动误差，并可改变旋转方向测出反向联动精度，并可进行C轴任一角度下联动误差的定量、定性分析，因此，本发明相比试件检测方法来说多轴联动精度检测结果更为直接和有效。本发明相比现有的精度检测标准和传统的利用千分表检测C轴轴线与主轴轴线同轴度的方法，除可以同样检测两摆动轴轴心重合情况下的C轴的精度外，还可以检测摆动轴轴线不相交、轴心不重合条件下的数控铣床的C轴联动精度，且可检测C轴在任意角度下刀尖的联动误差，联动误差数据采集过程自动化，具有直观、准确、快速、自动化程度高等优点，这是传统的方法无法比拟的。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1是本发明的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法的示意图。
图中：1.C轴，2.标准球头，3.数显千分表，4.计算机。
具体实施方式
图1是本发明的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，包括如下步骤：将标准球头2安装到机床主轴上，在机床系统中设置标准球头2的工作长度L和球头直径D；在机床床身架设带数据采集和输出的数显千分表3，数显千分表3的测头与标准球头2接触后压进一定距离d，并对当前数显千分表3的位置复零；打开机床RTCP运动模式，使C轴1绕标准球头球心2进行旋转；用数显千分表3采集旋转过程中球头与测头之间产生的位移偏差△l，不同旋转角度下的位移偏差△l值即为多轴联动双摆头数控铣床C轴1在该角度下的联动精度。
所述的在将标准球头2安装到机床主轴上前，还包括将机床两联动轴复零的步骤。
所述的C轴1以固定速度F、固定角度α绕标准球头2球心进行旋转，每次旋转固定角度α后暂停t秒,旋转固定角度α的时间加上暂停时间t等于数显千分表3数据采集周期T。
所述的C轴1旋转方向是顺时针方向、逆时针方向或正反两个旋转。
所述的标准球头2是一端设置有安装直柄的标准球体，装载在机床上时球头远离主轴端面，标准球头2的工作长度L为主轴端面到球头球心的长度距离，其长度L与球头直径D均为标准值，为提高测量精度，长度L与直径D也可通过标准测量设备测出，球头的球度精度应小于等于0.001mm，标准球头2装入主轴后绕轴线的同轴度小于0.01mm。
所述的数显千分表3外接有用于数据采集的计算机4，数显千分表3的测头与标准球头2保持接触并压进一定距离d，d的数值大于C轴1联动允许的联动精度即位移偏差△l的2倍。
所述的旋转固定角度α和暂停时间t可根据实际条件进行选取。一般情况下旋转固定角度α在0.1度～10度之间选取，暂停时间t在1秒～10秒之间选取。
所述的机床RTCP(Rotation Tool Control
Point旋转工具控制点)运动模式，是指控制系统的一种运动控制方式，可在旋转运动过程中补偿C轴1摆动中心到标准球的球心之间的偏移距离及偏移角度，启用RTCP运动模式时机床旋转轴的旋转理论上是绕刀具刀尖或标准球的球心进行旋转。
所述的球头与测头之间产生的位移偏差△l为增量值，该数值即为C轴1的联动精度，其值与球头直径的大小无关，与标准球头2工作长度L的数值有关。标准球头2工作长度L的数值越大，位移偏差△l的放大效应越显著。
下面以A/C结构双摆头五坐标联动机床、Siemens 840D系统为例进行编程说明，将机床两联动轴复零，并将标准球头2安装到主轴上,在机床系统中设置标准球头2的工作长度L和球头直径D；将数显千分表3架设在磁力表座上，数显千分表3外接数据线与计算机相连，并调整数显千分表3测头与标准球头2的距离，然后将数显千分表3的当前位置复位为零,并在机床控制系统中设置当前位置为G54坐标系零点位置。C轴1角度旋转循环程序步骤包括：打开RTCP功能，设置初始从C0.0开始检测，设置C轴1角度增量为10°，开始正向旋转，暂停2秒，暂停期间进行数据采集，正向检测结束，开始反向旋转，暂停2秒，暂停期间进行数据采集，反向检测结束。
在计算机4中设置数显千分表3的数据采集周期T，然后自动执行上述程序，完成每一角度位置数据的自动采集，也可根据每一次暂停时间的间隙手动读取数显千分表3的数值。
在给定标准球头2工作长度的条件下，可根据产品精度要求设定不同结构机床的位移偏差范围，机床在验收及应用过程中可检测该位移偏差，一旦超出该范围即认为机床精度无法满足产品要求，需进行检修和补偿处理。
Claims (10)
1.一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：将标准球头安装到机床主轴上，在机床系统中设置标准球头的工作长度L和球头直径D；在机床床身架设带数据采集和输出的数显千分表，数显千分表的测头与标准球头接触后压进一定距离d，并对当前千分表的位置复零；打开机床RTCP运动模式，使C轴绕标准球头球心进行旋转；用数显千分表采集旋转过程中球头与测头之间产生的位移偏差△l，不同旋转角度下的位移偏差△l值即为C轴在该角度下的联动精度。
2.根据权利要求1所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于：在将标准球头安装到机床主轴上之前，将机床两联动轴复零。
3.根据权利要求2所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于：所述的C轴以固定速度F、固定角度α绕标准球头球心进行旋转，每次旋转固定角度α后暂停t秒,旋转固定角度α的时间加上暂停时间t等于数显千分尺数据采集周期T。
4.根据权利要求3所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于：所述的C轴旋转方向是顺时针方向、逆时针方向或正反两个旋转。
5.根据权利要求3或4任一所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于，所述的旋转固定角度α在0.1度～10度之间选取，暂停时间t在1秒～10秒之间选取。
6.根据权利要求1、2、3或4任一所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于，所述的标准球头是一端设置有安装直柄的标准球体，标准球头的工作长度L和球头直径D是已知量，球头的球度精度应小于等于0.001mm，标准球头装入主轴后绕轴线的同轴度小于0.01mm。
7.根据权利要求5所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于，所述的标准球头是一端设置有安装直柄的标准球体，标准球头的工作长度L和球头直径D是已知量，球头的球度精度应小于等于0.001mm，标准球头装入主轴后绕轴线的同轴度小于0.01mm。
8.根据权利要求5所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于，所述的数显千分表外接有用于数据采集的计算机，数显千分表的测头与标准球头保持接触并压进一定距离d，d的数值大于C轴联动允许的联动精度即位移偏差△l的2倍。
9.根据权利要求6所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于，所述的数显千分表外接有用于数据采集的计算机，数显千分表的测头与标准球头保持接触并压进一定距离d，d的数值大于C轴联动允许的联动精度即位移偏差△l的2倍。
10.根据权利要求7所述的一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法，其特征在于，所述的数显千分表外接有用于数据采集的计算机，数显千分表的测头与标准球头保持接触并压进一定距离d，d的数值大于C轴联动允许的联动精度即位移偏差△l的2倍。
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