CN114063559A - 一种五轴数控机床精度验证方法 - Google Patents

一种五轴数控机床精度验证方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种五轴数控机床精度验证方法，包括以下步骤：S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度；本发明通过充分考虑五轴各种加工模式，精心设计3D试切模型，针对五轴立式，卧式，空间角度转换等精度验证需求，合理设计基准及真圆度，同心度，轮廓度，位置度等型位公差。通过实际试切加工，以验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度对五轴新机床精度和机床检修后加工精度的判定有着准确可靠的现实意义，能快速的检验出五轴机床各轴向精度误差情况。

Description

一种五轴数控机床精度验证方法
技术领域
本发明涉及五轴机床精度检测技术领域，具体为一种五轴数控机床精度验证方法。
背景技术
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。
五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。若配以五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，更能够适应像汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。立式五轴加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴，设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面。
五轴联动数控机床在品种上已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，适应不同大小尺寸的杂零件加工，加上五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等的开发，基本涵盖了国内市场的需求。
目前行业内一般通过镭射方式确认机台精度，虽然镭射作为一种检测和补偿丝杆误差精度手段，但只是主轴静止状态的理论误差。受实际机台机构及主轴高速旋转振动和切削时的阻力等因素影响，往往机台镭射精度OK，但实际加工零件达不到预期的精度效果。
为此，提出一种五轴数控机床精度验证方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种五轴数控机床精度验证方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种五轴数控机床精度验证方法，包括以下步骤：
S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；
S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；
S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度。
作为优选，上述在所述步骤S1中，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程。
作为优选，上述在所述步骤S2中，所述精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换。
作为优选，上述在所述步骤S3中，实际试切加工时，通过数控程序调动机床立式、卧式及复合空间轴向转换的加工模式进行实际试切加工。
作为优选，上述在所述试切加工完成后，采用能力成熟度模型对试切件进行尺寸检测，分析检测数据，确认五轴机床各轴向实际加工精度。
作为优选，上述所述精度验证包括尺寸验证立式加工精度、验证卧式加工精度、尺寸验证立卧转换精度、平台旋转精度和空间转角精度。
作为优选，上述所述精度验证后，判断各轴向误差量和误差方向，确定五轴机床精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过充分考虑五轴各种加工模式，精心设计3D试切模型，针对五轴立式，卧式，空间角度转换等精度验证需求，合理设计基准及真圆度，同心度，轮廓度，位置度等型位公差，通过实际试切加工，以验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度对五轴新机床精度和机床检修后加工精度的判定有着准确可靠的现实意义，能快速的检验出五轴机床各轴向精度误差情况，并为五轴机床加工精度的判定和机台误差校正提供直观而准确的现实参考数据。
附图说明
图1为本发明3D模型的结构示意图；
图2为本发明3D模型经五轴机床加工后的结构示意图；
图3为本发明3D模型五轴机床加工后的精度验证示意图一；
图4为本发明3D模型五轴机床加工后的精度验证示意图二；
图5为本发明3D模型五轴机床加工后的精度验证示意图三；
图6为本发明3D模型五轴机床加工后的精度验证示意图四；
图7为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图7，本发明提供一种技术方案：一种五轴数控机床精度验证方法，包括以下步骤：
S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；
S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；
S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度。
本实施例中，具体的：在步骤S1中，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程。
本实施例中，具体的：在步骤S2中，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换。
本实施例中，具体的：在步骤S3中，实际试切加工时，通过数控程序调动机床立式、卧式及复合空间轴向转换的加工模式进行实际试切加工。
本实施例中，具体的：在试切加工完成后，采用能力成熟度模型对试切件进行尺寸检测，分析检测数据，确认五轴机床各轴向实际加工精度。
本实施例中，具体的：精度验证包括尺寸验证立式加工精度、验证卧式加工精度、尺寸验证立卧转换精度、平台旋转精度和空间转角精度。
本实施例中，具体的：精度验证后，判断各轴向误差量和误差方向，确定五轴机床精度。
本发明通过充分考虑五轴各种加工模式，精心设计3D试切模型，针对五轴立式，卧式，空间角度转换等精度验证需求，合理设计基准及真圆度，同心度，轮廓度，位置度等型位公差，通过实际试切加工，以验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度对五轴新机床精度和机床检修后加工精度的判定有着准确可靠的现实意义，能快速的检验出五轴机床各轴向精度误差情况，并为五轴机床加工精度的判定和机台误差校正提供直观而准确的现实参考数据。
实施例二
本发明还提供了一种根据本发明方法进行五轴机床加工精度验证的是实施例：验证方法步骤如下：
S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；
S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；
S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度。
本实施例中，具体的：在步骤S1中，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程。
本实施例中，具体的：在步骤S2中，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换。
本实施例中，具体的：在步骤S3中，实际试切加工时，通过数控程序调动机床立式、卧式及复合空间轴向转换的加工模式进行实际试切加工。
本实施例中，具体的：在试切加工完成后，采用能力成熟度模型对试切件进行尺寸检测，分析检测数据，确认五轴机床各轴向实际加工精度。
本实施例中，具体的：精度验证包括尺寸验证立式加工精度、验证卧式加工精度、尺寸验证立卧转换精度、平台旋转精度和空间转角精度。
本实施例中，具体的：精度验证后，判断各轴向误差量和误差方向，确定五轴机床精度。
如图1所示，根据五轴加工模式设置3D试切模型，图1为五轴加工提供的3D模型，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程，程序编程根据2D图纸所需切割加工的尺寸进行编程；
如图2所示，针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差，图2为五轴机床切割后的模型，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换；
通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度，如图3-6所示为五轴机床加工后的精度验证步骤，其中：
1-7#，9#-10#为尺寸验证立式加工精度，其中1#为立式精度验证，2#为立式真圆精度，3#为立式同心精度，7#为立式XY轴向精度，9#和10#为立式Z轴向精度；
本发明通过充分考虑五轴各种加工模式，精心设计3D试切模型，针对五轴立式，卧式，空间角度转换等精度验证需求，合理设计基准及真圆度，同心度，轮廓度，位置度等型位公差，通过实际试切加工，以验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度对五轴新机床精度和机床检修后加工精度的判定有着准确可靠的现实意义，能快速的检验出五轴机床各轴向精度误差情况，并为五轴机床加工精度的判定和机台误差校正提供直观而准确的现实参考数据。
实施例三
本发明还提供了一种根据本发明方法进行五轴机床加工精度验证的是实施例：验证方法步骤如下：
S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；
S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；
S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度。
本实施例中，具体的：在步骤S1中，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程。
本实施例中，具体的：在步骤S2中，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换。
本实施例中，具体的：在步骤S3中，实际试切加工时，通过数控程序调动机床立式、卧式及复合空间轴向转换的加工模式进行实际试切加工。
本实施例中，具体的：在试切加工完成后，采用能力成熟度模型对试切件进行尺寸检测，分析检测数据，确认五轴机床各轴向实际加工精度。
本实施例中，具体的：精度验证包括尺寸验证立式加工精度、验证卧式加工精度、尺寸验证立卧转换精度、平台旋转精度和空间转角精度。
本实施例中，具体的：精度验证后，判断各轴向误差量和误差方向，确定五轴机床精度。
如图1所示，根据五轴加工模式设置3D试切模型，图1为五轴加工提供的3D模型，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程，程序编程根据2D图纸所需切割加工的尺寸进行编程；
如图2所示，针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差，图2为五轴机床切割后的模型，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换；
通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度，如图3-6所示为五轴机床加工后的精度验证步骤，其中：
21#、22#验证卧式加工精度。
实施例四
本发明还提供了一种根据本发明方法进行五轴机床加工精度验证的是实施例：验证方法步骤如下：
S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；
S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；
S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度。
本实施例中，具体的：在步骤S1中，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程。
本实施例中，具体的：在步骤S2中，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换。
本实施例中，具体的：在步骤S3中，实际试切加工时，通过数控程序调动机床立式、卧式及复合空间轴向转换的加工模式进行实际试切加工。
本实施例中，具体的：在试切加工完成后，采用能力成熟度模型对试切件进行尺寸检测，分析检测数据，确认五轴机床各轴向实际加工精度。
本实施例中，具体的：精度验证包括尺寸验证立式加工精度、验证卧式加工精度、尺寸验证立卧转换精度、平台旋转精度和空间转角精度。
本实施例中，具体的：精度验证后，判断各轴向误差量和误差方向，确定五轴机床精度。
如图1所示，根据五轴加工模式设置3D试切模型，图1为五轴加工提供的3D模型，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程，程序编程根据2D图纸所需切割加工的尺寸进行编程；
如图2所示，针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差，图2为五轴机床切割后的模型，精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换；
通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度，如图3-6所示为五轴机床加工后的精度验证步骤，其中：
8#、11#-20#、28#-30#尺寸验证立卧转换精度，平台旋转精度及空间转角精度；
其中，8#验证五轴立式转卧式精度，11#、12#、13#和14#验证主轴旋转角度精度，15#验证斜角度走位精度，16#验证平台旋转角度精度，17#验证平台旋转中心位置精度，18#、19#和20#验证斜角度轮廓精度，28#验证斜角度平面定位精度，29#和30#验证斜角度与卧式空间角转换精度。
本发明通过充分考虑五轴各种加工模式，精心设计3D试切模型，针对五轴立式，卧式，空间角度转换等精度验证需求，合理设计基准及真圆度，同心度，轮廓度，位置度等型位公差，通过实际试切加工，以验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度对五轴新机床精度和机床检修后加工精度的判定有着准确可靠的现实意义，能快速的检验出五轴机床各轴向精度误差情况，并为五轴机床加工精度的判定和机台误差校正提供直观而准确的现实参考数据。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种五轴数控机床精度验证方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据五轴加工模式设置3D试切模型；
S2、针对五轴精度验证需求，设计基准及真圆度、同心度、轮廓度和位置度等型位公差；
S3、通过实际试切加工，验证机床在各种加工模式条件下的各轴向精度。
2.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度验证方法，其特征在于：在所述步骤S1中，3D试切模型设置时，获取与3D模型对应检测的2D图纸，并对模型进行加工程序编程。
3.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度验证方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述精度验证需求包括五轴立式、卧式和空间角度转换。
4.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度验证方法，其特征在于：在所述步骤S3中，实际试切加工时，通过数控程序调动机床立式、卧式及复合空间轴向转换的加工模式进行实际试切加工。
5.根据权利要求4所述的五轴数控机床精度验证方法，其特征在于：在所述试切加工完成后，采用能力成熟度模型对试切件进行尺寸检测，分析检测数据，确认五轴机床各轴向实际加工精度。
6.根据权利要求5所述的五轴数控机床精度验证方法，其特征在于：所述精度验证包括尺寸验证立式加工精度、验证卧式加工精度、尺寸验证立卧转换精度、平台旋转精度和空间转角精度。
7.根据权利要求5所述的五轴数控机床精度验证方法，其特征在于：所述精度验证后，判断各轴向误差量和误差方向，确定五轴机床精度。
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