CN113523901A - 一种五轴机床精度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种五轴机床精度检测方法，包括五轴机床本体，所述五轴机床本体上安装有双臂五轴铣头，所述双臂五轴铣头上安装有检测芯棒，所述五轴机床本体上放置有大理石方尺；使用水平仪调整五轴机床本体的水平精度；通过松夹刀方式，将检测芯棒安装在双臂五轴铣头上。本发明采用通过多次的理论及试验，制定了专属的设计五轴机床精度检测方法，解决了五轴机床三直线轴X轴、Y轴、Z轴与两旋转轴A轴、C轴的机械精度检测及调整的问题；可达到快速检测五轴机床精度，不但高效简单，且保障了五轴机床的高精度加工奠定了稳固的基础的效果。

Description

一种五轴机床精度检测方法
技术领域
本发明涉及五轴机床精度检测的技术领域，具体地，涉及一种五轴机床精度检测方法。
背景技术
五轴机床又叫五轴联动数控机床，五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。
在公开号为CN104259932A的中国发明中公开了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法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。
为了解决五轴机床三直线轴X轴、Y轴、Z轴与两旋转轴A轴、C轴的机械精度检测及调整的问题，需要提出一种技术方法以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种五轴机床精度检测方法。
根据本发明提供的一种五轴机床精度检测方法，包括五轴机床本体，所述五轴机床本体上安装有双臂五轴铣头，所述双臂五轴铣头上安装有检测芯棒，所述五轴机床本体上放置有大理石方尺；
使用水平仪调整五轴机床本体的水平精度；通过松夹刀方式，将检测芯棒安装在双臂五轴铣头上。
优选地，设置一个百分表和表座，将百分表吸附在双臂五轴铣头上，百分表的表头接触大理石方尺的A面中线上，移动五轴机床本体的Y轴，调整大理石方尺两侧高度，调整至大理石方尺的A面左右与Y轴平行；
表头接触大理石方尺的A面中线上，移动五轴机床本体的X轴，调整大理石方尺前后高度，调整至大理石方尺的A面左右与X轴平行；
表头接触大理石方尺的D面，移动五轴机床本体的Y轴，调整大理石方尺，调整至大理石方尺的D面平行于五轴机床本体的Y轴。
优选地，将表头接触大理石方尺的C面，移动五轴机床本体的X轴，检测X轴与Y轴平面的垂直度，要求垂直度≤0.01mm。
优选地，将表头接触大理石方尺的C面，移动五轴机床本体的Z轴，检测X轴与Z轴平面的垂直度，要求垂直度≤0.01mm。
优选地，将表头接触大理石方尺的D面，移动五轴机床本体的Z轴，检测Y轴与Z轴平面的垂直度，要求垂直度≤0.01mm。
优选地，设置千分表和表座，表头接触大理石方尺的A面，旋转主轴测量大理石方尺的A面与主轴结合面的平行度，要求平行度≤0.01mm；
主轴定位不动，旋转双臂五轴铣头的C轴，测量大理石方尺的A面与双臂五轴铣头的C轴结合面平行度，要求平行度≤0.01mm。
优选地，将检测芯棒通过松夹刀方式，固定在双臂五轴铣头上，设置千分表和表座，表头接触检测芯棒，旋转主轴归零，再旋转双臂五轴铣头的C轴检测主轴与C轴的同轴度，要求同轴度≤0.01mm。
优选地，将双臂五轴铣头带着检测芯棒在Y轴向上，A轴旋转到-90°、C轴旋转到0°，设置千分表和表座，表头接触检测芯棒，归零后，将A轴旋转到+90°、C轴旋转到0°，读取数据。
优选地，将双臂五轴铣头带着检测芯棒在X轴向上，A轴旋转到-90°、C轴旋转到90°，设置千分表和表座，表头接触检测芯棒，归零后，将A轴旋转到+90°、C轴旋转到90°，读取数据。
优选地，通过仪器激光干涉仪检测五轴机床本体的X轴、Y轴、Z轴、双臂五轴铣头的A轴、C轴的定位精度和重复定位精度，要求X轴、Y轴、Z轴定位精度≤0.01mm/500，重复定位精度≤0.008mm/500，双臂五轴铣头的A轴、C轴定位精度≤±5角秒，重复定位精度≤±3.5角秒。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用通过多次的理论及试验，制定了专属的设计五轴机床精度检测方法，解决了五轴机床三直线轴X轴、Y轴、Z轴与两旋转轴A轴、C轴的机械精度检测及调整的问题；
2、本发明可达到快速检测五轴机床精度，不但高效简单，且保障了五轴机床的高精度加工奠定了稳固的基础的效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的五轴机床的整体结构图；
图2为本发明的五轴机床的正视图；
图3为本发明的大理石方尺的结构图。
1、五轴机床本体 A、大理石方尺A面
2、双臂五轴铣头 B、大理石方尺B面
3、检测芯棒 C、大理石方尺C面
4、大理石方尺 D、大理石方尺D面
E、大理石方尺E面
具体实施方法
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1和图2，本发明提供一种五轴机床精度检测方，包括放在地板上的五轴机床本体1，首先需要使用水平仪调整五轴机床本体1的水平精度，为机床提供一个较准确的基础。双臂五轴铣头2安装在五轴机床本体1上。当需要使用检测芯棒3时，通过松夹刀方法，手动将检测芯棒3装在双臂五轴铣头2上。当需要使用大理石方尺4时，将大理石放置五轴机床本体1上。
参照图3，设备的加工精度的基础在于，机床本体的装配精度，五轴机床高精度基础在于五轴机床本体1装配直线精度与双臂五轴铣头2的旋转精度的相结合。针对此通过多次的理论及试验，制定了专属的设计五轴机床精度检测方法。首先五轴机床本体1放在地板上，使用水平仪调整五轴机床本体1的水平精度，为机床提供一个较准确的基础。将大理石方尺4放置在五轴机床本体1工作台中间，去一个百分表+表座，吸附在双臂五轴铣头2，表头接触大理石方尺4的A面中线上，移动五轴机床本体1的Y轴，调整大理石方尺4两侧高度，使大理石方尺4的A面左右与Y轴平行；同理表头接触大理石方尺4的A面中线上，移动五轴机床本体1的X轴，调整大理石方尺4前后高度，使大理石方尺4的A面左右与X轴平行；表头接触大理石方尺4的D面，移动五轴机床本体1的Y轴，调整大理石方尺4，使大理石方尺4的D面平行与五轴机床本体1的Y轴。此状态大理石方尺4，已经与五轴机床本体1处于相对基准状态。
将表头接触大理石方尺4的C面，移动五轴机床本体1的X轴，此来检测X轴与Y轴平面的垂直度，要求≤0.01mm。
将表头接触大理石方尺4的C面，移动五轴机床本体1的Z轴，此来检测X轴与Z轴平面的垂直度，要求≤0.01mm。
将表头接触大理石方尺4的D面，移动五轴机床本体1的Z轴，此来检测Y轴与Z轴平面的垂直度，要求≤0.01mm。
取千分表+表座，表头接触大理石方尺4的A面，旋转主轴测量大理石方尺4的A面与主轴结合面的平行度，要求≤0.01mm，同理，主轴定位不动，旋转双臂五轴铣头2的C轴，测量大理石方尺4的A面与双臂五轴铣头2的C轴结合面平行度，要求≤0.01mm，如果精度大于要求，通过刮研方法将主轴结合面、双臂五轴铣头2的C轴结合面与大理石方尺4的A面平行度调整都≤0.01mm为合格。
将检测芯棒3通过松夹刀方法，固定在双臂五轴铣头2上，取千分表+表座表头接触检测芯棒3，旋转主轴归零，再旋转双臂五轴铣头2的C轴检测主轴与C轴的同轴度，要求≤0.01mm。未达到，可通过系统补偿参数达到。
将双臂五轴铣头2带着检测芯棒3，在Y向上，A轴旋转到-90℃轴旋转到0°，取千分表+表座表头接触检测芯棒3，归零后，将A轴旋转到+90℃轴旋转到0°读取数据，要求≤0.015。未达到，可通过系统补偿参数达到。
将双臂五轴铣头2带着检测芯棒3，在X向上，A轴旋转到-90℃轴旋转到90°，取千分表+表座表头接触检测芯棒3，归零后，将A轴旋转到+90℃轴旋转到90°读取数据，要求≤0.015。未达到，可通过系统补偿参数达到。
最后通过仪器激光干涉仪，五轴机床本体1检测X轴、Y轴、Z轴、双臂五轴铣头2的A轴、C轴的定位精度和重复定位精度，要求X轴、Y轴、Z轴定位精度≤0.01mm/500，重复定位精度≤0.008mm/500，双臂五轴铣头2的A轴、C轴定位精度≤±5角秒，重复定位精度≤±3.5角秒。未达到，可通过系统补偿参数达到。
本发明采用通过多次的理论及试验，制定了专属的设计五轴机床精度检测方法，解决了五轴机床三直线轴X轴、Y轴、Z轴与两旋转轴A轴、C轴的机械精度检测及调整的问题，可达到快速检测五轴机床精度，不但高效简单，且保障了五轴机床的高精度加工奠定了稳固的基础的效果
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方法实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方法，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，包括五轴机床本体(1)，所述五轴机床本体(1)上安装有双臂五轴铣头(2)，所述双臂五轴铣头(2)上安装有检测芯棒(3)，所述五轴机床本体(1)上放置有大理石方尺(4)；
使用水平仪调整五轴机床本体(1)的水平精度；通过松夹刀方式，将检测芯棒(3)安装在双臂五轴铣头(2)上；
所述方法包括设置一个百分表和表座，将百分表吸附在双臂五轴铣头(2)上，百分表的表头接触大理石方尺(4)的A面中线上，移动五轴机床本体(1)的Y轴，调整大理石方尺(4)两侧高度，调整至大理石方尺(4)的A面左右与Y轴平行。
2.根据权利要求1所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，表头接触大理石方尺(4)的A面中线上，移动五轴机床本体(1)的X轴，调整大理石方尺(4)前后高度，调整至大理石方尺(4)的A面左右与X轴平行；
表头接触大理石方尺(4)的D面，移动五轴机床本体(1)的Y轴，调整大理石方尺(4)，调整至大理石方尺(4)的D面平行于五轴机床本体(1)的Y轴。
3.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，将表头接触大理石方尺(4)的C面，移动五轴机床本体(1)的X轴，检测X轴与Y轴平面的垂直度，要求垂直度≤0.01mm。
4.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，将表头接触大理石方尺(4)的C面，移动五轴机床本体(1)的Z轴，检测X轴与Z轴平面的垂直度，要求垂直度≤0.01mm。
5.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，将表头接触大理石方尺(4)的D面，移动五轴机床本体(1)的Z轴，检测Y轴与Z轴平面的垂直度，要求垂直度≤0.01mm。
6.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，设置千分表和表座，表头接触大理石方尺(4)的A面，旋转主轴测量大理石方尺(4)的A面与主轴结合面的平行度，要求平行度≤0.01mm；
主轴定位不动，旋转双臂五轴铣头(2)的C轴，测量大理石方尺(4)的A面与双臂五轴铣头(2)的C轴结合面平行度，要求平行度≤0.01mm。
7.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，将检测芯棒(3)通过松夹刀方式，固定在双臂五轴铣头(2)上，设置千分表和表座，表头接触检测芯棒(3)，旋转主轴归零，再旋转双臂五轴铣头(2)的C轴检测主轴与C轴的同轴度，要求同轴度≤0.01mm。
8.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，将双臂五轴铣头(2)带着检测芯棒(3)在Y轴向上，A轴旋转到-90°、C轴旋转到0°，设置千分表和表座，表头接触检测芯棒(3)，归零后，将A轴旋转到+90°、C轴旋转到0°，读取数据。
9.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，将双臂五轴铣头(2)带着检测芯棒(3)在X轴向上，A轴旋转到-90°、C轴旋转到90°，设置千分表和表座，表头接触检测芯棒(3)，归零后，将A轴旋转到+90°、C轴旋转到90°，读取数据。
10.根据权利要求2所述的一种五轴机床精度检测方法，其特征在于，通过仪器激光干涉仪检测五轴机床本体(1)的X轴、Y轴、Z轴、双臂五轴铣头(2)的A轴、C轴的定位精度和重复定位精度，要求X轴、Y轴、Z轴定位精度≤0.01mm/500，重复定位精度≤0.008mm/500，双臂五轴铣头(2)的A轴、C轴定位精度≤±5角秒，重复定位精度≤±3.5角秒。
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