CN104259932A - 并联机床空间动态精度检测方法 - Google Patents

Abstract

为解决现有技术并联机床动态精度检测方法存在的部分空间位置无法进行检测和在不同空间位置检测时检测结果相差较大等问题，本发明提出一种并联机床空间动态精度检测方法。本发明并联机床空间动态精度检测方法采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，采用映射方法消除检测盲区。本发明并联机床空间动态精度检测方法的有益技术效果是能完整的对并联机床加工空间进行动态精度检测，有效提高并联机床产品加工的质量及效率。并且，操作简便、检测数据真实可靠。

Description

并联机床空间动态精度检测方法

技术领域

本发明涉及到一种并联机床空间动态精度检测技术，特别涉及到一种并联机床空间动态精度检测方法。

背景技术

并联机床以其独有的机械结构，在动态精度检查方面与普通五坐标机床不同。普通五坐标机床使用第四和第五坐标轴独立旋转，但是并联机床必须在五轴联动情况下进行，所以在检测动态精度时，使用普通五坐标机床动态精度检测方法，无法体现完整的动态精度。由于并联机床的独特结构，使得在A/B轴偏摆角度不同时，并联轴在Z向的移动范围也大不相同。例如，当A/B轴偏摆角度为0°时，并联轴在Z向的移动范围为0－670mm；当A/B轴偏摆角度为－45°时，并联轴在Z向的移动范围为185－485mm；当A/B轴偏摆角度为45°时，并联轴在Z向的移动范围为299－371mm。可见，A/B轴偏摆角度的绝对值越大，并联轴在Z向的移动范围越小，导致动态精度检测时出现检测盲区，即部分空间位置无法进行检测，例如，在A/B轴偏摆角度的绝对值较大时，Z向无法到达最大区域。另外，并联机床的并联轴在使用激光检测时，其螺距补偿各有不同，从而导致在不同空间位置检测时检测结果相差较大。显然，现有技术并联机床动态精度检测方法存在着部分空间位置无法进行检测和在不同空间位置检测时检测结果相差较大等问题。

另外，专利ZL ZL2011 2 0185412.9提出了一种五坐标动态精度检测工具，在转接块上设置三个千分表，三个千分表的检测头呈三维空间坐标位置安装，且三个千分表检测头的轴线交于坐标原点。在采用检测球头刀具方法对五轴加工数控机床进行精度检测时，采用该五坐标动态精度检测工具可以快速定位，找准球面顶点，并有效的防止了经常更换坐标检测方向带来的误差和手动千分表安装不当引起的检测误差，检测动态精度时只需运行一次五轴联动程序，缩短了检测时间，提高了工作效率。

发明内容

为解决现有技术并联机床动态精度检测方法存在的部分空间位置无法进行检测和在不同空间位置检测时检测结果相差较大等问题，本发明提出一种并联机床空间动态精度检测方法。本发明并联机床空间动态精度检测方法采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，采用映射方法消除检测盲区，其中，

采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，包括，在整个加工空间定义三个正方形检测层面，每个检测层面的长宽与机床运行的最大距离相同，并在垂直于工作台方向按50mm的间隔距离平行分布；在每个检测层面的空间平面内按5×5方式平均分布25个检测点位；逐一对每个检测点位进行精度检测，直至全部检测点位均完成精度检测；

采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，所述五坐标动态精度检测工具，包括一个转接块和三个千分表，所述的转接块的本体（1）上向上延伸出两个支臂（2、3），两个支臂上分别开有千分表通孔（4、5），在本体（1）的直角处开有一千分表通孔（6），该千分表通孔（6）与两个支臂上的千分表通孔（4、5）的轴心线分别按X、Y、Z三个坐标方向分布，且三条轴心线的延长线交与一点，在三个千分表通孔（4、5、6）中分别固定安装千分表；在两个支臂连接线的中心设置有固定通孔（7）。具体检测时，将通过连接通孔连接有五坐标动态精度检测工具的固定杆通过磁性基座吸附在工作台表面，且三个千分表检测头的轴线交于坐标原点；在机床主轴上安装球头刀具，移动机床的X、Y、Z三个坐标将球头刀具移动到转接块的中央位置，并根据千分表读数找到X、Y、Z方向球头刀具表面最高点，将千分表读数设置为零；设置刀长值，刀长值等于球头刀具实际长度减去球头半径；打开机床RTCP(绕刀尖点旋转)功能，输入机床第四坐标及第五坐标任意值，球头刀具根据给定的坐标以球心为原点旋转，此时，三个千分表的读数就是并联机床加工空间该检测点位的动态精度；将机床加工空间该检测点位的位置设定为工件坐标X0Y0Z0，通过计算的角度值设定其余检测点位的检测顺序和程序，每检测一个点暂停，以方便读取检测误差值；

采用映射方法消除检测盲区，包括，对检测盲区中某一检测点位点位的映射点位的动态精度进行检测，再采用补偿比例差值对映射点位的检测值进行修正，由此得到该检测点位的动态精度值；所述映射点位是指该检测点位与检测圆圆心的连线与检测圆最大外圆的交点；所述检测圆是指机床运行的最大距离所形成的圆；所述补偿比例差值是指检测圆半径上的点A或点A1到检测圆最大外圆的距离与点A或点A1到检测圆圆心的距离的比值；所述点A是指过映射点位的水平线与垂直半径的交点；所述点A1是指过映射点位的垂直线与水平半径的交点。

本发明并联机床空间动态精度检测方法的有益技术效果是能完整的对并联机床加工空间进行动态精度检测，有效提高并联机床产品加工的质量及效率。并且，操作简便、检测数据真实可靠。

附图说明

附图1是本发明并联机床空间动态精度检测方法检测点位设置的三维示意图；

附图2是本发明五坐标动态精度检测工具转接块的三维示意图；

附图3是本发明并联机床空间动态精度检测方法对检测点位进行检测的示意图；

附图4是本发明采用映射方法消除检测盲区的示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明并联机床空间动态精度检测方法作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明并联机床空间动态精度检测方法检测点位设置的三维示意图，附图2是本发明五坐标动态精度检测工具转接块的三维示意图，附图3是本发明并联机床空间动态精度检测方法对检测点位进行检测的示意图，附图4是本发明采用映射方法消除检测盲区的示意图。图中，1为转结块本体，2、3为支臂，4、5、6为千分表通孔，7为连接通孔，11为五坐标动态精度检测工具，12为固定杆，13为磁性基座，14为球头刀具。由图可知，本发明并联机床空间动态精度检测方法采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，采用映射方法消除检测盲区，其中，

采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，包括，在整个加工空间定义三个正方形检测层面，每个检测层面的长宽与机床运行的最大距离相同，并在垂直于工作台方向按50mm的间隔距离平行分布；在每个检测层面的空间平面内按5×5方式平均分布25个检测点位（如附图1所示）；25个检测点位的坐标值表示对应机床的第四、第五坐标组合值方向的在该平面的延长线交点。逐一对每个检测点位进行精度检测，直至全部检测点位均完成精度检测；

采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，所述五坐标动态精度检测工具，包括一个转接块和三个千分表，所述的转接块的本体（1）上向上延伸出两个支臂（2、3），两个支臂上分别开有千分表通孔（4、5），在本体（1）的直角处开有一千分表通孔（6），该千分表通孔（6）与两个支臂上的千分表通孔（4、5）的轴心线分别按X、Y、Z三个坐标方向分布，且三条轴心线的延长线交与一点，在三个千分表通孔（4、5、6）中分别固定安装千分表；在两个支臂连接线的中心设置有固定通孔（7）。具体检测时，将通过连接通孔连接有五坐标动态精度检测工具11的固定杆12通过磁性基座13吸附在工作台表面，且三个千分表检测头的轴线交于坐标原点；在机床主轴上安装球头刀具14，移动机床的X、Y、Z三个坐标将球头刀具移动到转接块的中央位置，并根据千分表读数找到X、Y、Z方向球头刀具表面最高点，将千分表读数设置为零；设置刀长值，刀长值等于球头刀具实际长度减去球头半径；打开机床五轴联动功能，输入机床第四坐标及第五坐标任意值，球头刀具根据给定的坐标以球心为原点旋转，此时，三个千分表的读数就是并联机床加工空间该检测点位的动态精度；将机床加工空间该检测点位的位置设定为工件坐标X0Y0Z0，通过计算的角度值设定其余检测点位的检测顺序和程序，每检测一个点暂停，以方便读取检测误差值；

采用映射方法消除检测盲区，包括，对检测盲区中某一检测点位点位的映射点位的动态精度进行检测，再采用补偿比例差值对映射点位的检测值进行修正，由此得到该检测点位的动态精度值；所述映射点位是指该检测点位与检测圆圆心的连线与检测圆最大外圆的交点；所述检测圆是指机床运行的最大距离所形成的圆；所述补偿比例差值是指检测圆半径上的点A或点A1到检测圆最大外圆的距离与点A或点A1到检测圆圆心的距离的比值；所述点A是指过映射点位的水平线与垂直半径的交点；所述点A1是指过映射点位的垂直线与水平半径的交点。由于机床运行距离有限，本发明并联机床空间动态精度检测方法定义的检测点位中有一部分机床球头刀具不能达到。附图4中的阴影部分表示机床运行坐标并联机床可以实际到达的位置，外围区域为机床不能到达的虚拟位置，即所谓检测盲区。本发明并联机床空间动态精度检测方法以等距的补偿位置作为检测及补偿基准，将检测及补偿区域扩大到机床不能到达的区域，即消除了部分检测盲区。本发明并联机床空间动态精度检测方法对检测盲区中某一检测点位点位的映射点位的动态精度进行检测，再采用补偿比例差值对映射点位的检测值进行修正，由此得到该检测点位的动态精度值。所述映射点位是指该检测点位与检测圆圆心的连线与检测圆最大外圆的交点，如附图4中的点01和所有带“`”的点位；所述检测圆是指机床运行的最大距离所形成的圆，如附图4中的阴影部分；所述补偿比例差值是指检测圆半径上的点A或点A1到检测圆最大外圆的距离与点A或点A1到检测圆圆心的距离的比值；所述点A是指过映射点位的水平线与垂直半径的交点，如附图4中过点01的水平线与垂直半径（点10和点12的连线）的交点；所述点A1是指过映射点位的垂直线与水平半径的交点，如附图4中过点01的垂直线与水平半径（点2和点12的连线）的交点。通过修正后得到的检测点位的动态精度值能够较好的反映该检测点位的实际动态精度，使其能够完整的对并联机床加工空间进行动态精度检测。

显然，本发明并联机床空间动态精度检测方法的有益技术效果是能完整的对并联机床加工空间进行动态精度检测，有效提高并联机床产品加工的质量及效率。并且，操作简便、检测数据真实可靠。

Claims (1)

1.一种并联机床空间动态精度检测方法，其特征在于：该方法采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，采用映射方法消除检测盲区，其中，

采用在并联机床加工空间设置检测点位的方式对并联机床的整个加工空间的动态精度进行监测，包括，在整个加工空间定义三个正方形检测层面，每个检测层面的长宽与机床运行的最大距离相同，并在垂直于工作台方向按50mm的间隔距离平行分布；在每个检测层面的空间平面内按5×5方式平均分布25个检测点位；逐一对每个检测点位进行精度检测，直至全部检测点位均完成精度检测；

采用五坐标动态精度检测工具检测每一个检测点位的动态精度，所述五坐标动态精度检测工具，包括一个转接块和三个千分表，所述的转接块的本体上向上延伸出两个支臂，两个支臂上分别开有千分表通孔，在本体的直角处开有一千分表通孔，该千分表通孔与两个支臂上的千分表通孔的轴心线分别按X、Y、Z三个坐标方向分布，且三条轴心线的延长线交与一点，在三个千分表通孔中分别固定安装千分表；在两个支臂连接线的中心设置有固定通孔；

具体检测时，将通过连接通孔连接有五坐标动态精度检测工具的固定杆通过磁性基座吸附在工作台表面，且三个千分表检测头的轴线交于坐标原点；在机床主轴上安装球头刀具，移动机床的X、Y、Z三个坐标将球头刀具移动到转接块的中央位置，并根据千分表读数找到X、Y、Z方向球头刀具表面最高点，将千分表读数设置为零；设置刀长值，刀长值等于球头刀具实际长度减去球头半径；打开机床五轴联动功能，输入机床第四坐标及第五坐标任意值，球头刀具根据给定的坐标以球心为原点旋转，此时，三个千分表的读数就是并联机床加工空间该检测点位的动态精度；将机床加工空间该检测点位的位置设定为工件坐标X0Y0Z0，通过计算的角度值设定其余检测点位的检测顺序和程序，每检测一个点暂停，以方便读取检测误差值；

采用映射方法消除检测盲区，包括，对检测盲区中某一检测点位点位的映射点位的动态精度进行检测，再采用补偿比例差值对映射点位的检测值进行修正，由此得到该检测点位的动态精度值；所述映射点位是指该检测点位与检测圆圆心的连线与检测圆最大外圆的交点；所述检测圆是指机床运行的最大距离所形成的圆；所述补偿比例差值是指检测圆半径上的点A或点A1到检测圆最大外圆的距离与点A或点A1到检测圆圆心的距离的比值；所述点A是指过映射点位的水平线与垂直半径的交点；所述点A1是指过映射点位的垂直线与水平半径的交点。