CN105353723A - 数控加工标定方法 - Google Patents

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CN105353723A CN201510947433.2A CN201510947433A CN105353723A CN 105353723 A CN105353723 A CN 105353723A CN 201510947433 A CN201510947433 A CN 201510947433A CN 105353723 A CN105353723 A CN 105353723A
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陈�田
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Shanghai Dianji University
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37581—Measuring errors

Abstract

本发明提供了一种数控加工标定方法，包括：根据数控加工机床的具体性能加工特征，确定需要标定的机床关键系统参数；设计标定零件，并根据设计的标定零件的理论值整体规划标定零件的加工工艺，而且基于加工工艺确定机床的自动化数控代码，自动化数控代码设置了机床关键系统参数在加工工艺中的具体数值；利用自动化数控代码加工设计的标定零件，以得到标定块加工件；执行标定块加工件的测量；根据理论值和测量得到的实际值进行计算以得出误差，利用误差对机床关键系统参数进行补偿。

Description

数控加工标定方法
技术领域
本发明涉及数控加工、数控机床、精密测量检测、参数化设计及补偿、工件标定领域，更具体地说，本发明涉及一种数控加工标定方法。
背景技术
当前针对一些五轴加工系统，由于系统本身的准确性和基准的统一性其标定问题往往相对简单、有精度保证。
现有的数控加工标定方案一般通过使用机器视觉方法或是应用一些精密仪器(如激光干涉仪等)的测量来实现标定。对于这些现有技术，一方面需要引入额外的传感器、运动系统或是仪器，另一方面有些交叉的机床位置或基准定位参数关系往往还需要人为计算获得。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种数控加工标定方法，能够实现类似机床各个基准参数的自动测量与标定，使此测量过程操作简单方便，进而能够为设备厂家提供机床参数标定标准，以大大提高机床调试效率、保证机床的加工精确。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种数控加工标定方法，包括：
第一步骤：根据数控加工机床的具体性能加工特征，确定需要标定的机床关键系统参数；
第二步骤：设计标定零件，并根据设计的标定零件的理论值整体规划标定零件的加工工艺，而且基于加工工艺确定机床的自动化数控代码，自动化数控代码设置了机床关键系统参数在加工工艺中的具体数值；
第三步骤：利用自动化数控代码加工设计的标定零件，以得到标定块加工件；
第四步骤：执行标定块加工件的测量；
第五步骤：根据理论值和测量得到的实际值进行计算以得出误差，利用误差对机床关键系统参数进行补偿。
优选地，所述数控加工标定方法用于五轴加工。
优选地，机床关键系统参数涉及定位基准、对刀参数与方式和切削刀具参数。
优选地，动生化数控代码确定了机床的走刀路径和刀具属性。
优选地，在第五步骤中利用特定公式进行计算。
优选地，所述误差是x、y、z方向(相互垂直的三个加工方向)上的误差。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的数控加工标定方法的流程图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的标定零件结构与参数的示例。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
在本发明中，综合考虑机床基准、对刀方式、切削刀具的特点，设计标定零件与整体规划其加工路径，通过标定零件的一次性自动加工，基于当前的机床定位、基准等参数自动完成数控加工系统的自动标定与补偿。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的数控加工标定方法的流程图。例如，根据本发明优选实施例的数控加工标定方法可用于五轴加工。
如图1所示，根据本发明优选实施例的数控加工标定方法包括：
第一步骤S1：根据数控加工机床的具体性能加工特征，确定需要标定的机床关键系统参数；例如，机床关键系统参数涉及定位基准、对刀参数与方式、切削刀具参数等。
比如，需要校准的机床关键系统参数包括：左Z靠山相对铣刀中心位置、右Z靠山相对铣刀中心位置、钻头刀尖相对铣刀中心位置、中靠山左基准相对铣刀中心位置、中靠山右基准相对铣刀中心位置。
第二步骤S2：设计标定零件，并根据设计的标定零件的理论值整体规划标定零件的加工工艺，而且基于加工工艺确定机床的自动化数控代码，自动化数控代码设置了机床关键系统参数在加工工艺中的具体数值；自动化数控代码确定了机床的走刀路径和刀具属性。
1)在中基准进行加工的标定块的参数化尺寸的示例例如如图2所示。则可执行下述设置：
//标定块全局变量定义
floatgMuliaoH，gMuliaoW；//木料的高和宽
floatlilun_L3，lilun_L2，lilun_L1；//中基准上标定块的L1、L2、L3理论值
floatlilun_W1，lilun_W2，lilun_W3，lilun_W4；//中基准上标定块的W1、W2、W3、W4理论值
floatlilun_H1，lilun_H2；中基准上标定块的H1、H2理论值
2)将标定块放置在左中基准，而且将标定块放置在右中基准。
3)走刀路径
//测试块放置在左中靠珊
floatX1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Z1，Z2，Z3；
/*走到过程中的十一个坐标点
A(X1，Y1，Z1)铣刀初始位置
B(X2，Y2，Z2)左中靠珊定位点
C(X2，Y3，Z1)底部台阶一刀切起点
D(X3，Y3，Z1)底部台阶一刀切终点
E(X3，Y4，Z1)左侧边台阶一刀切终点
F(X4，Y5，Z1)中横槽左起点
G(X4，Y5，Z3)中横槽左起点钻头前进
H(X5，Y5，Z3)中横槽右终点
I(X5，Y6，Z3)J(X7，Y6，Z3)Y轴移动-X轴移动到达中竖槽起点
K(X7，Y7，Z3)中竖槽终点。
第三步骤S3：利用自动化数控代码加工设计的标定零件，以得到标定块加工件；
第四步骤S4：执行标定块加工件的测量；
此时，用户需要输入的测量值(在用户界面中输入)参数。例如用户输入的测量值参数如下：
CDialog_Calibration::CDialog_Calibration(CWnd*pParent/*＝NULL*/)
:CDialog(CDialog_Calibration::IDD，pParent)
，m_MuliaoW(60)
，m_MuliaoH(40)
，m_CalW1(0)
，m_CalW2(0)
，m_CalW3(0)
，m_CalH1(0)
，m_CalH2(0)
，m_CalL1(0)
，m_CalL2(0)
，m_CalL3(0)
，m_CalDrillR(0)
，m_CalW4(0)
，m_CalDrillR2(0)
这些测量值与前述理论值一一对应。
第五步骤S5：根据理论值和测量得到的实际值进行计算(例如，利用特定公式进行计算)，得出误差(例如，x、y、z方向上的误差)，利用误差对机床关键系统参数进行补偿。
例如，程序校正算法具体如下：
//铣刀半径：
mMachineTool.g_intMillRadius＝mMachineTool.g_intMillRadius+(mMachineTool.lilun_W4-m_CalW4)/2；
//中靠山右基准相对铣刀中心位置X方向：
mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnR_H[0]＝mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnR_H[0]-(mMachineTool.lilun_W1-m_CalW1)‐(mMachineTool.lilun_W4‐m_CalW4)/2；
//中靠山左基准相对铣刀中心位置X方向：
mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnL_G[0]＝mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnL_G[0]+(mMachineTool.lilun_W2-m_CalW2)+(mMachineTool.lilun_W4‐m_CalW4)/2；
//中靠山左基准相对铣刀中心位置Y方向：
mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnL_G[1]＝mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnL_G[1]-(mMachineTool.lilun_H2-m_CalH2)-(mMachineTool.lilun_W4‐m_CalW4)/2；
//中靠山右基准相对铣刀中心位置Y方向：
mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnR_H[1]＝mMachineTool.g_PntMidKaoshan_DatumnR_H[1]-(mMachineTool.lilun_H2-m_CalH2)-(mMachineTool.lilun_W4‐m_CalW4)/2；
//中靠山右Z靠珊相对铣刀中心位置Z方向：
mMachineTool.g_PntKaoshanR_E[2]＝mMachineTool.g_PntKaoshanR_E[2]+(mMachineTool.lilun_L1-m_CalL1)；
//中靠山左Z靠珊相对铣刀中心位置Z方向：
mMachineTool.g_PntKaoshanL_D[2]＝mMachineTool.g_PntKaoshanL_D[2]+(mMachineTool.lilun_L2-m_CalL2)；
//钻头刀尖相对铣刀中心位置X方向：
mMachineTool.g_PntDrillTopCenter_F[0]＝mMachineTool.g_PntDrillTopCenter_F[0]-(mMachineTool.lilun_W3-m_CalW3)‐(mMachineTool.lilun_W2‐m_CalW2)‐(mMachineTool.lilun_W4‐m_CalW4)/2；
//钻头刀尖相对铣刀中心位置Y方向：
mMachineTool.g_PntDrillTopCenter_F[1]＝mMachineTool.g_PntDrillTopCenter_F[1]+(mMachineTool.lilun_H1-m_CalH1)‐(mMachineTool.lilun_H2‐m_CalH2)‐(mMachineTool.lilun_W4‐m_CalW4)/2；
//钻头刀尖相对铣刀中心位置Z方向：
mMachineTool.g_PntDrillTopCenter_F[2]＝mMachineTool.g_PntDrillTopCenter_F[2]-(mMachineTool.lilun_L3-m_CalL3)+(mMachineTool.lilun_L2‐m_CalL2)。
本发明以参数的大致数值作为实例，通过对于特定标定块的加工与测量，将每一补偿值作为一未知数，综合考虑总体的测量结果一一求出系统参数的补偿值，从而获取当前数控加工系统各参数的精确值。
本发明综合考虑机床基准、对刀方式、切削刀具的特点，设计标定零件与整体规划其加工路径，不用专门的仪器或工具、而是通过机床本身的加工特性实现通过对标定零件的一次性自动加工，基于当前的机床定位、基准等参数自动完成数控加工系统的自动标定与补偿。此标定系统与技术可成为厂家的机床参数标定标准，以大大提高机床调试效率、保证机床的加工精确。
需要说明的是，图2只是为了举一实例，根据不同数控机床的具体布局特性，按照本发明所提出的标定块设计策略，均可实现系统标定；甚至针对同样的机床，可以设计很多不同标定块(结构、加工工序完全不同)达到同样的系统标定目的。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种数控加工标定方法，其特征在于包括：
第一步骤：根据数控加工机床的具体性能加工特征，确定需要标定的机床关键系统参数；
第二步骤：设计标定零件，并根据设计的标定零件的理论值整体规划标定零件的加工工艺，而且基于加工工艺确定机床的自动化数控代码，其中自动化数控代码设置了机床关键系统参数在加工工艺中的具体数值；
第三步骤：利用自动化数控代码加工设计的标定零件，以得到标定块加工件；
第四步骤：执行标定块加工件的测量；
第五步骤：根据理论值和测量得到的实际值进行计算以得出误差，利用误差对机床关键系统参数进行补偿。
2.根据权利要求1所述的数控加工标定方法，其特征在于，所述数控加工标定方法用于五轴加工。
3.根据权利要求1或2所述的数控加工标定方法，其特征在于，机床关键系统参数涉及定位基准、对刀参数与方式和切削刀具参数。
4.根据权利要求1或2所述的数控加工标定方法，其特征在于，自动化数控代码确定了机床的走刀路径和刀具属性。
5.根据权利要求1或2所述的数控加工标定方法，其特征在于，在第五步骤中利用特定公式进行计算。
6.根据权利要求1或2所述的数控加工标定方法，其特征在于，所述误差是相互垂直的三个加工方向上的误差。
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