CN109739177A - 一种五轴联动数控机床摆长的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五轴联动数控机床摆长的测量方法，以机床坐标系的XZ平面为基准面，保持C旋转轴角度为0度，转动B旋转轴，并令在B旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P1和P2，计算B旋转轴的摆长；以机床坐标系的XY平面为基准面，保持B旋转轴角度为0度，转动C旋转轴，并令在C旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P3和P4，计算总摆长，然后根据总摆长和B旋转轴的摆长来计算C旋转轴的摆长。本发明通过几何位置坐标变化关系来计算五轴联动数控机床的摆动轴长，实现操作简单，计算难度小且测量精确。

Description

一种五轴联动数控机床摆长的测量方法
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，更具体地说，涉及一种五轴联动数控机床摆长的测量方法。
背景技术
在带摆头的五轴联动数控机床中，为了实现双摆头的精确运动控制，都需要精确的测量摆头的摆长，如果摆长测量有误差，那么会直接影响加工精度。因此高精度的摆长测量是实现高精度的五轴加工的基础。
当前对于摆头的摆长一般直接从机械设计参数中获取，或者通过直接测量摆长方法获得，这种测量方法所取得的数值误差较大，对精密加工有很大影响。
公开号为CN103197601B的中国发明专利公开了一种刀轴摆动五坐标数控机床摆长测定方法，其通过比较刀轴在不同摆动角度下数控系统显示Z轴和Y轴坐标值的变动量与按实际摆长和刀轴摆动角度计算出的变动量来测量及确定摆长的数值。这种方法虽然减小了误差，但其计算操作难度较大，导致计算时间较长，从而降低工作效率和增加了工人的劳动强度。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种五轴联动数控机床摆长的测量方法，通过几何位置坐标变化关系来计算五轴联动数控机床的摆动轴长，实现操作简单，计算难度小且测量精确。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种五轴联动数控机床摆长的测量方法，包括以下步骤：
步骤1:以机床坐标系的XZ平面为基准面，保持C旋转轴角度为0度，转动B旋转轴，并令在B旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P1(X1,0,Z1,B1,0)和P2(X2,0,Z2,B2,0)；
步骤2：通过控制点P1和P2的坐标值计算B旋转轴的摆长：
根据公式：B_zoffset＝(SIN_B1B2*(X2-X1)+COS_B1B2*(Z2-Z1))/
(SIN_B1B2*SIN_B1B2+COS_B1B2*COS_B1B2)；
B_yoffset＝0；
B_xoffset＝((X2-X1)-SIN_B1B2*B_zoffset)/COS_B1B2；
通过上述公式获得B旋转轴的摆长，其中：
SIN_B1B2＝sin(B1)–sin(B2)；
COS_B1B2＝cos(B1)–cos(B2)；
步骤3：以机床坐标系的XY平面为基准面，保持B旋转轴角度为0度，转动C旋转轴，并令在C旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P3(X3,Y3,0,0,C3)和P4(X4,Y4,0,0,C4)；
步骤4：通过控制点P3和P4的坐标值计算总摆长：
根据公式C_all_xoffset＝(COS_C1C2*(X4-X3)+SIN_C1C2*(Y4-Y3))/(SIN_C1C2*SIN_C1C2+COS_C1C2*COS_C1C2)；
C_all_yoffset＝((Y4-Y3)-SIN_C1C2*C_all_xoffset)/COS_C1C2；
C_all_zoffset＝0；
其中，
SIN_C1C2＝sin(C3)–sin(C4)；
COS_C1C2＝cos(C3)–cos(C4)；
步骤5：根据总摆长和B旋转轴的摆长来计算C旋转轴的摆长，则C旋转轴的摆长等于第一旋转轴的摆长为总摆长和B旋转轴的摆长之差，得获得C旋转轴的摆长为：
C_xoffset＝C_all_xoffset-B_xoffset；
C_yoffset＝C_all_yoffset；
C_zoffset＝0。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明使用间接的四点测量法，只要测量两组坐标点，经过矢量换算就可以精确的测算出摆头的摆长，不需要复杂的测量仪器设备，也不受机械行程限制，其方法简单，降低了计算难度，从而提高工作效率，且能够达到精准计算。
附图说明
图1为本发明一种五轴联动数控机床摆长的测量方法的B旋转轴的摆长示意图；
图2为本发明一种五轴联动数控机床摆长的测量方法的C旋转轴的摆长示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步描述：
参考图1和图2，一种五轴联动数控机床摆长的测量方法，包括以下步骤：
步骤1:以机床坐标系的XZ平面为基准面，保持C旋转轴角度为0度，转动B旋转轴，并令在B旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P1(X1,0,Z1,B1,0)和P2(X2,0,Z2,B2,0)；
步骤2：通过控制点P1和P2的坐标值计算B旋转轴的摆长：
根据公式：B_zoffset＝(SIN_B1B2*(X2-X1)+COS_B1B2*(Z2-Z1))/
(SIN_B1B2*SIN_B1B2+COS_B1B2*COS_B1B2)；
B_yoffset＝0；
B_xoffset＝((X2-X1)-SIN_B1B2*B_zoffset)/COS_B1B2；
通过上述公式获得B旋转轴的摆长，其中：
SIN_B1B2＝sin(B1)–sin(B2)；
COS_B1B2＝cos(B1)–cos(B2)；
步骤3：以机床坐标系的XY平面为基准面，保持B旋转轴角度为0度，转动C旋转轴，并令在C旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P3(X3,Y3,0,0,C3)和P4(X4,Y4,0,0,C4)；
步骤4：通过控制点P3和P4的坐标值计算总摆长：
根据公式C_all_xoffset＝(COS_C1C2*(X4-X3)+SIN_C1C2*(Y4-Y3))/(SIN_C1C2*SIN_C1C2+COS_C1C2*COS_C1C2)；
C_all_yoffset＝((Y4-Y3)-SIN_C1C2*C_all_xoffset)/COS_C1C2；
C_all_zoffset＝0；
其中，
SIN_C1C2＝sin(C3)–sin(C4)；
COS_C1C2＝cos(C3)–cos(C4)；
步骤5：根据总摆长和B旋转轴的摆长来计算C旋转轴的摆长，则C旋转轴的摆长等于第一旋转轴的摆长为总摆长和B旋转轴的摆长之差，得获得C旋转轴的摆长为：
C_xoffset＝C_all_xoffset-B_xoffset；
C_yoffset＝C_all_yoffset；
C_zoffset＝0。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种五轴联动数控机床摆长的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1:以机床坐标系的XZ平面为基准面，保持C旋转轴角度为0度，转动B旋转轴，并令在B旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P1(X1,0,Z1,B1,0)和P2(X2,0,Z2,B2,0)；
步骤2：通过控制点P1和P2的坐标值计算B旋转轴的摆长：
根据公式：B_zoffset＝(SIN_B1B2*(X2-X1)+COS_B1B2*(Z2-Z1))/(SIN_B1B2*SIN_B1B2+COS_B1B2*COS_B1B2)；
B_yoffset＝0；
B_xoffset＝((X2-X1)-SIN_B1B2*B_zoffset)/COS_B1B2；
通过上述公式获得B旋转轴的摆长，其中：
SIN_B1B2＝sin(B1)–sin(B2)；
COS_B1B2＝cos(B1)–cos(B2)；
步骤3：以机床坐标系的XY平面为基准面，保持B旋转轴角度为0度，转动C旋转轴，并令在C旋转轴的刀尖相对机床工作台基准点固定不变下，获取任意两个不同角度的控制点P3(X3,Y3,0,0,C3)和P4(X4,Y4,0,0,C4)；
步骤4：通过控制点P3和P4的坐标值计算总摆长：
根据公式C_all_xoffset＝(COS_C1C2*(X4-X3)+SIN_C1C2*(Y4-Y3))/(SIN_C1C2*SIN_C1C2+COS_C1C2*COS_C1C2)；
C_all_yoffset＝((Y4-Y3)-SIN_C1C2*C_all_xoffset)/COS_C1C2；
C_all_zoffset＝0；
其中，
SIN_C1C2＝sin(C3)–sin(C4)；
COS_C1C2＝cos(C3)–cos(C4)；
步骤5：根据总摆长和B旋转轴的摆长来计算C旋转轴的摆长，
则C旋转轴的摆长等于第一旋转轴的摆长为总摆长和B旋转轴的摆长之差，得获得C旋转轴的摆长为：
C_xoffset＝C_all_xoffset-B_xoffset；
C_yoffset＝C_all_yoffset；
C_zoffset＝0。
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