CN111735365A - 用于五轴机床rtcp功能的校验装置和校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床技术领域，具体涉及一种用于五轴机床RTCP功能的校验装置和校验方法。其中，校验装置包括测量座和校正器；测量座包括沿着三维直角坐标系的三个轴方向设置的三个位移测量装置，三个位移测量装置分别用于测量沿着三个轴方向的位移量，校正器包括校正杆和设置在该校正杆一端的校正球，校正杆另一端用于直接或者间接与五轴机床的主轴连接，以使得校正杆与三个轴方向中任意一个在同一直线上。校正球用于和三个位移测量装置接触，若其中某个位移测量装置被挤压其位移量发生变化。由此可以判断出该位移测量装置所在轴向的补偿参数设置不准确，采用本实施例的测量装置可以同时校验三个轴向的补偿参数设置是否正确，校验过程简单且效率高。

Description

用于五轴机床RTCP功能的校验装置和校验方法

技术领域

本发明涉及机床技术领域，具体涉及一种用于五轴机床RTCP功能的校验装置和校验方法。

背景技术

目前随着机床行业的迅猛发展，高精度、高效率，高稳定性的五轴机床越来越多，由于五轴机床一次装卡可进行多面加工，并能进行复杂曲面联动加工的特点，更多的五轴机床应用于航空航天，军工，汽车，模具等行业。无论是机床的制造企业还是客户的实际使用中，五轴机床都需要进行五轴精度的调试或定期的维护、检查等。RTCP(Rotated ToolCenter Point，即刀尖点跟随功能)，RTCP的精度是衡量五轴联动精度的重要指标，所以说如何高效、准确、简单、便捷的调试RTCP精度意义重大。

国内现行调试五轴机床RTCP标定与检测的方法，机床工作台吸一个百分表或千分表，多次变换百分表或千分表形态，运行机床，记录表指针数，系统补偿数据，验证精度是否合格，这样检测方法复杂，操作步骤繁琐费时。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有的用于五轴机床RTCP功能校验的校验装置操作步骤繁琐、校验费时。

一种用于五轴机床RTCP功能的校验装置,包括：测量座和校正器；

所述测量座包括沿着三维直角坐标系的三个轴方向设置的三个位移测量装置，所述三个位移测量装置分别用于测量沿着对应轴方向的位移量；

所述校正器包括校正杆和设置在该校正杆一端的校正球，所述校正杆另一端用于直接或者间接与五轴机床的主轴连接，以使得所述校正杆与所述三个轴方向中任意一个在同一直线上；

所述校正球用于和所述三个位移测量装置接触，当所述校正器沿着任意方向运动并挤压所述三个位移测量装置中的一个或者多个时，被挤压的位移测量装置用于测量出所述校正器沿对应轴向的位移量。

优选地，所述位移测量装置为千分表或者百分表。

在一种实施例中，所述测量座还包括至少由三个安装板组成的安装座，其中任意一个安装板与另外两个安装板互相垂直，所述三个千分表或者百分表分别固定在所述三个安装板上，且三个千分表或者百分表的测量杆均垂直所述安装板所在的平面，所述三个千分表或者百分表的测量杆的测量端位于所述校正球的球面上并与所述校正球的球面接触。

在一种实施例中，所述安装座包括三个安装板，其中一个安装板水平设置，另外两个安装板竖直设置在该安装板的上表面上，并且另外两个安装板分别设置在该安装板相邻的两个侧边处；使得三个安装板中任意一个安装板与另外两个安装板互相垂直；同时使得所述安装座形成一个缺口，用于放置所述校正球。

在一种实施例中，所述千分表或者百分表包括套装在所述测量杆外的套筒，所述套筒上设有螺纹；

所述三个安装板的中心均设有螺纹孔，所述三个千分表或者百分表的套筒设置在所述螺纹孔内并与其螺纹连接。

在一种实施例中，所述校正器还包括连接杆和调节块，所述调节块安装在所述校正杆的另一端上，所述连接杆一端与所述调节块连接，另一端设有连接部，用于和五轴机床的主轴连接；所述校正杆和连接杆基本在同一轴线上；

所述调节块上至少相邻的两个侧面上分别设有一个调节件，所述调节件与所述校正杆连接，用于调节所述校正杆所在的轴向。

在一种实施例中，所述调节件为调节螺杆或者调节螺丝。

在一种实施例中，所述测量座还包括安装底座，三个所述千分表或者百分表中的一个的固定杆安装在所述安装底座上，所述安装底座上设有固定件或者吸合件，用于固定在机床上。

在一种实施例中，所述安装底座为磁铁底座或者所述安装底座包括磁铁。

一种五轴机床RTCP功能的校验方法，包括：

将测量座固定在机床上，将所述校正器与所述机床的主轴连接，并调整所述校正器，使得其校正杆与所述测量座上的一个位移测量装置所在的轴向在同一直线上，并且使得所述校正器的校正球的球面分别与三个位移测量装置接触；

读取所述三个位移测量装置的初始测量值；

启动机床的RTCP功能校验程序；

记录所述三个位移测量装置的初始测量值是否发生变化，若其中一个或者多个位移测量装置的初始测量值发生变化，则表示该位移测量装置所在轴向的补偿参数设置不准确。

依据上述实施例的用于五轴机床RTCP功能的校验装置,其包括测量座和校正器；测量座包括沿着三维直角坐标系的三个轴方向设置的三个位移测量装置，三个位移测量装置分别用于测量沿着三个轴方向的位移量，校正器包括校正杆和设置在该校正杆一端的校正球，校正杆另一端用于直接或者间接与五轴机床的主轴连接，以使得校正杆与三个轴方向中任意一个在同一直线上。校正球用于和三个位移测量装置接触，当校正器沿着任意方向运动并挤压三个位移测量装置中的一个或者多个时，被挤压的位移测量装置用于测量出校正器沿对应轴向的位移量。由此可以判断出该位移测量装置所在轴向的补偿参数设置不准确，根据该位移测量装置测出的位移量也可以辅助调整补偿参数。采用本实施例的测量装置可以同时校验三个轴向的补偿参数设置是否正确，校验过程简单且效率高。

附图说明

图1为本申请实施例的校验装置结构示意图；

图2为本申请实施例的校正器结构示意图；

图3为本申请实施例的测量座结构示意图；

图4为本申请实施例的校验方法流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

由于五轴机床是通过五轴联动使得加工点永远在一个位置处，而五轴的安装和配合过程中都存在一定的误差，因此控制五轴联动时需要一定的补偿，RTCP的精度是衡量五轴联动精度的重要指标。

在本发明实施例中，提供一种用于五轴机床RTCP功能的校验装置，其包括测量座和校正器；测量座包括沿着三维直角坐标系的三个轴方向设置的三个位移测量装置，校正器安装在五轴机床的主轴上，通过测量座和校正器的配合可以同时校验三个轴向的补偿参数设置是否正确，校验过程简单且效率高。

实施例一：

本实施例提供一种用于五轴机床RTCP功能的校验装置,请参考图1，其包括测量座和校正器。考虑到通常五轴机床主轴的设置方向向下和用户的校验习惯，本实施例以图1所示的常规测量视角为例对本申请的校验装置结构进行说明，通常校正器固定在五轴机床的主轴上并竖直设置，此处的主轴指的是安装刀头并带动刀头变向的轴。其中，测量座包括沿着三维直角坐标系的三个轴方向设置的三个位移测量装置，三个位移测量装置分别用于测量沿着三个轴方向的位移量，如图1和图3，两个位移测量装置沿着水平面上互相垂直的两个轴向设置，一个位移测量装置沿着竖直方向设置，这样三个位移测量装置分别测量机床X轴、Y轴和Z轴的位移量。其中，如图2，校正器包括校正杆11和设置在该校正杆下端的校正球12，校正杆11上端用于直接或者间接与五轴机床的主轴连接，安装并调节校正杆11，以使得校正杆11与竖直设置的位移测量装置的测量杆在同一直线上。校正球12用于和三个位移测量装置接触，当校正器沿着任意方向运动并挤压三个位移测量装置中的一个或者多个时，被挤压的位移测量装置用于测量出校正器沿对应轴向的位移量，这样则表示该位移测量装置所在轴向的补偿参数设置不准确。工作人员需要重新设置补偿参数，然后重新进行校正，直到三个位移测量装置上测量的位移量均为零，此时相当于五轴联动时，加工点一直在校正球12的球心位置，满足RTCP的精度要求。其中，重新设置补偿参数时可以参考对应的位移测量装置测出的位移量。

其中，本实施例的位移测量装置采用千分表，在其他实施例中若精度和量程要求不高时，位移测量装置也可以采用百分表。为了方便描述，本实施例三个千分表分别为第一千分表21、第二千分表22和第三千分表23，三个千分表的结构和规格相同。

其中，本实施例的测量座还包括由三个安装板241组成的L型的安装座24，一个安装板241水平设置，另外两个安装板241竖直设置，这样形成一个缺口，方便设置校正球12，其中任意一个安装板241与另外两个安装板241互相垂直，三个安装板241的中心位置均设有螺纹孔，三个千分表的套筒设置在螺纹孔内并与其螺纹连接，这样将三个千分表分别安装在三个安装板241上。三个千分表分别固定在三个安装板241上时，且三个千分表的测量杆231均垂直对应安装板241所在的平面，千分表的套筒套装在测量杆231(也叫弹簧杆)的外面，三个测量杆231的测量端伸出套筒并与校正球12的球面接触。

进一步的，校正器还包括连接杆13和调节块14，调节块14安装在校正杆11的上端，连接杆13下端也与调节块14连接，连接杆13上端连接部，本实施例的连接部为螺纹，连接杆13上端通过螺纹与五轴机床的主轴连接；校正杆13和连接杆11基本在同一轴线上。调节块14具有空腔结构，校正杆11上端在调节块14内有一定的活动空间，调节块14上相邻的两个侧面上分别设有一个调节件15，本实施例的调节件15为调节螺杆或者调节螺丝，调节螺丝的一端设置在调节块14内并与校正杆13连接，用于调节校正杆13的偏摆，即调节校正杆13所在的轴向，使得校正前校正杆13竖直向下。由于在实际测量时，校正器安装在主轴上之后连接杆11不一定是竖直向下的，但是通过两个方向上的调节螺丝即可调整连接杆11的轴向，适得其竖直向下，并且保证连接杆11的轴向和第三千分表23的测量杆231的轴向在同一直线上。

进一步的，本实施例的测量座还包括安装底座25，第三千分表23的固定杆232下端安装在安装底座25上，安装底座25上设有固定件或者吸合件，用于固定在机床上。例如本实施例中安装底座25采用磁铁制成的磁铁底座，或者安装底座25内设置有磁铁，由于机床一般是金属制成，这样采用磁铁底座就方便测量座稳定吸合在机床的操作台面上，以实现测量座的固定。在另一种实施例中，还可以在安装底座25上设有固定孔或者其他形式的固定件，以此方便安装底座25在机床上的固定。

本实施例的校验装置安装调整灵活，可以适用于不同结构的五轴机床校验，例如摇篮式五轴、摆臂式五轴、双转台式五轴。依据本实施例的校验装置可以一次对机床的三个轴进行校验，和现有的采用一个千分表改变多次形态的测量方式相比，采用本实施例的校验装置校验过程简单，节约了校验时间。

实施例二：

基于实施例一提供的校验装置，本实施例提供一种五轴机床RTCP功能的校验方法，请参考图4，该方法包括：

步骤101：将测量座固定在机床上，将校正器与机床的主轴连接，并调整校正器，使得其校正杆与测量座上的一个千分表所在的轴向在同一直线上并且均竖直向下，并且使得校正器的校正球的球面分别与三个千分表接触；

步骤102：读取三个千分表的初始测量值；

步骤103：启动机床的RTCP功能校验程序；

步骤104：记录三个千分表的初始测量值是否发生变化，若其中某一个或者多个千分表的初始测量值发生变化，则表示该千分表所在轴向的补偿参数设置不准确。

其中，校验时两个旋转轴(即B轴和C轴)的角度可以任意设置多个角度，例如B轴角度依次设置为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°，C轴角度依次设置为0°、90°、180°、270°。

当校验出某一个补偿参数设置不准确时，工作人员需要重新设置补偿参数，重复上述的校验方法，直到三个千分表的初始测量值都不发生变化，表明补偿参数设置正确，满足RTCP联动精度的要求。

在另一种实施例中，为了方便观察三个千分表的数值，可以初始时刻通过调节校正球的位置，使得三个千分表的初始测量值均相同(不一定在零点)，启动校验程序后，若是测得某一个千分表的数值和另外两个不同，则表明该千分表所在的轴向的补偿数据不准确，需要重新设置并校验。依据本实施例的校验方法可以一次对机床的三个轴进行校验，和现有的采用一个千分表改变多次形态的测量方式相比，校验过程简单，节约了校验时间。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于五轴机床RTCP功能的校验装置,其特征在于，包括：测量座和校正器；

所述测量座包括沿着三维直角坐标系的三个轴方向设置的三个位移测量装置，所述三个位移测量装置分别用于测量沿着对应轴方向的位移量；

所述校正器包括校正杆和设置在该校正杆一端的校正球，所述校正杆另一端用于直接或者间接与五轴机床的主轴连接，以使得所述校正杆与所述三个轴方向中任意一个在同一直线上；

所述校正球用于和所述三个位移测量装置接触，当所述校正器沿着任意方向运动并挤压所述三个位移测量装置中的一个或者多个时，被挤压的位移测量装置用于测量出所述校正器沿对应轴向的位移量。

2.如权利要求1所述的校验装置,其特征在于，所述位移测量装置为千分表或者百分表。

3.如权利要求2所述的校验装置,其特征在于，所述测量座还包括至少由三个安装板组成的安装座，其中任意一个安装板与另外两个安装板互相垂直，所述三个千分表或者百分表分别固定在所述三个安装板上，且三个千分表或者百分表的测量杆均垂直所述安装板所在的平面，所述三个千分表或者百分表的测量杆的测量端位于所述校正球的球面上并与所述校正球的球面接触。

4.如权利要求3所述的校验装置,其特征在于，所述安装座包括三个安装板，其中一个安装板水平设置，另外两个安装板竖直设置在该安装板的上表面上，并且另外两个安装板分别设置在该安装板相邻的两个侧边处；使得三个安装板中任意一个安装板与另外两个安装板互相垂直；同时使得所述安装座形成一个缺口，用于放置所述校正球。

5.如权利要求2所述的校验装置,其特征在于，所述千分表或者百分表包括套装在所述测量杆外的套筒，所述套筒上设有螺纹；

所述三个安装板的中心均设有螺纹孔，所述三个千分表或者百分表的套筒设置在所述螺纹孔内并与其螺纹连接。

6.如权利要求1所述的校验装置,其特征在于，所述校正器还包括连接杆和调节块，所述调节块安装在所述校正杆的另一端上，所述连接杆一端与所述调节块连接，另一端设有连接部，用于和五轴机床的主轴连接；所述校正杆和连接杆基本在同一轴线上；

所述调节块上至少相邻的两个侧面上分别设有一个调节件，所述调节件与所述校正杆连接，用于调节所述校正杆所在的轴向。

7.如权利要求6所述的校验装置,其特征在于，所述调节件为调节螺杆或者调节螺丝。

8.如权利要求2所述的校验装置,其特征在于，所述测量座还包括安装底座，三个所述千分表或者百分表中的一个的固定杆安装在所述安装底座上，所述安装底座上设有固定件或者吸合件，用于固定在机床上。

9.如权利要求8所述的校验装置,其特征在于，所述安装底座为磁铁底座或者所述安装底座包括磁铁。

10.一种五轴机床RTCP功能的校验方法，其特征在于，包括：

将测量座固定在机床上，将所述校正器与所述机床的主轴连接，并调整所述校正器，使得其校正杆与所述测量座上的一个位移测量装置所在的轴向在同一直线上，并且使得所述校正器的校正球的球面分别与三个位移测量装置接触；

读取所述三个位移测量装置的初始测量值；

启动机床的RTCP功能校验程序；

记录所述三个位移测量装置的初始测量值是否发生变化，若其中一个或者多个位移测量装置的初始测量值发生变化，则表示该位移测量装置所在轴向的补偿参数设置不准确。

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