CN114397857B - 六轴数控误差补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数控误差补偿技术领域，尤其是指六轴数控误差补偿方法，其包括确定加工孔的实际坐标，定义坐标系，确定最终加工位置直线轴数据，将零件进行安装，调用计算公式和确定参数，计算实际加工角度，计算加工孔轴线为旋转轴偏转角度，XY平面计算，实际加工坐标计算平移变换，软件编制。本申请的六轴数控误差补偿方法解决工装定位精度高和使用寿命短，只要求叶片在工装上夹紧牢固，叶片毛坯一致性差，采取三坐标测量方式，拟合出理论叶型空间位置，保证叶型在精度之内，根据拟合空间位置，测量与标准模型的平移旋转的偏置值，通过偏置值与标准模型的加工程序做误差补偿运算生成新的电火花加工程序，最终加工合格的涡轮叶片气膜孔。
Description
技术领域
本发明涉及数控误差补偿技术领域，尤其是指六轴数控误差补偿方法。
背景技术
叶片气膜孔加工的工装，工装定位精度高。需要一体式工装，杜绝多部件的公差累计。工装制造工艺难度大，费用高。工装精度需要定期检验，使用寿命短。叶片毛坯状态一致性较差，零件在夹具上很难实现精确定位，要实现零件的精确定位，调整花费时间多，且质量难以保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供六轴数控误差补偿方法，该六轴数控误差补偿方法解决工装定位精度高和使用寿命短，只要求叶片在工装上夹紧牢固，叶片毛坯一致性差，采取三坐标测量方式，拟合出理论叶型空间位置，保证叶型在精度之内，根据拟合空间位置，测量与标准模型的平移旋转的偏置值，通过偏置值与标准模型的加工程序做误差补偿运算生成新的电火花加工程序，最终加工合格的涡轮叶片气膜孔。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
六轴数控误差补偿方法，其包括
确定加工孔的实际坐标，工件检测位置为在零件正向空间位置的检测值，其零点偏差为型面偏差综合的计算平均值，进而反推认为零件每一点均为此误差值，使用时通过输入理论加工孔坐标(x,y,z,u,v)，原点偏移坐标，得到每一个加工孔的实际坐标；
定义坐标系，在标准笛卡尔坐标系系下，XYZ为直线轴，工作台加摇篮轴，V轴为Y轴的旋转轴，U轴为Z轴的旋转轴，W轴为Z轴的附属轴，人面对机床操作面左右为X轴，前后为Y轴，上下为Z轴，定义夹具坐标系、旋转坐标系、误差坐标系，UG编程坐标系，以及以三个基础坐标系为参照系的中间旋转坐标系；
确定最终加工位置直线轴数据，理论加工位置已经在UG编程坐标系中进行坐标变换，故不用考虑，只考虑夹具坐标系及误差坐标系直线轴数据的变换值，直线轴数据变换须知道加工孔实际初始位置在旋转坐标系下V，U轴数据，及加工孔中心为旋转轴线，原点的偏移角度；
将零件进行安装，实际零件在夹具坐标系和旋转坐标系均为零点时安装，摆动理论加工角度sw_angle得来的位置，其理论加工位置已经在UG编程坐标系中进行坐标变换，故不用考虑，先使用理论加工角度sw_angle对误差进行坐标变换，实际加工角度ac_angle为理论加工角度sw_angle与误差角度de_angle的变换值，变换时夹具坐标系与旋转坐标系重合，然后按照实际加工角度ac_angle，变换加工孔中心为旋转轴线，原点的偏移角度；
调用计算公式和确定参数，最初的坐标系原点为工件夹具x/y原点与旋转轴心z的原点，平面坐标变换，定义旋转坐标系与原始坐标系不同心，原始坐标系的坐标为(X,Y),原点为(0,0)，旋转坐标系原点在原始坐标系内的坐标为(x0，y0),旋转坐标系的坐标为(x’,y’)。
计算实际加工角度，θU理论加工孔u轴转动的角度，θV测量轴线v轴的角度偏差；点2坐标(X2,Y2,Z2)UG数据平面坐标变换模型坐标；点3坐标(X3,Y3,Z3)误差坐标系V轴补偿后坐标；θacXY,实际加工孔u轴转动的角度；θacXZ,实际加工孔v轴转动的角度；
计算加工孔轴线为旋转轴偏转角度，点P3坐标(XP3,YP3,ZP3)UG数据平面坐标变换模型坐标；θdeXY,测量轴线u轴的角度偏差；
XY平面计算，加工孔轴线为旋转轴偏转角度理论坐标变换。xth，yth，zth理论加工孔坐标；xthmi，ythmi，zthmi加工孔轴线为旋转轴偏转角度补偿坐标；
实际加工坐标计算平移变换，xde，yde，zde测量原点位置偏；xmi，ymi，xy旋转后原点位置偏差；xmi2，zmi,xz沿旋转轴旋转后夹具原点位置偏差；xmi3,zmi3,xz沿夹具轴旋转后原点位置偏差；xcla，zcla夹具坐标对于旋转系原点坐标；xac，yac，zac实际加工孔坐标；
软件编制，通过上述计算步骤编制软件，根据拟合空间位置，测量与标准模型的平移旋转的偏置值，通过偏置值与标准模型计算误差补偿，然后针对UG编程坐标系产生的加工轨迹程序做后处理补偿，并生成新的电火花加工程序，最终保证加工合格。
进一步地，所述零点偏差包含两部分，一部分是角度偏差带来的零点漂移，角度调整后自然复位，另一部分是平移偏差。
附图说明
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的具体实施方式的快速夹具工件的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
如图2所示，本发明提供的六轴数控误差补偿方法的一个实施例，具体包括以下步骤：
工件连接快换夹具，保证工件坐标系与三坐标测量坐标系重合；
机床胎具的安装及测量，机床采用XYZ平移轴及BC双轮盘旋转轴的五轴结构；首先保证快换夹具工件坐标系C轴与双轮盘C轴旋转轴重合(调整同轴度)，其次测量快换夹具工件坐标系原点与双轮盘B轴旋转轴垂直距离LZ(LZ双轮盘旋心差)；
UG五轴加工中心电脑编程软件，对标准模型进行五轴加工中心G81钻孔指令编程，UG加工后处理设置与机床结构一致，编程格式G81、X、Y、Z、B、C、R所有数据全部输出；
三坐标检测偏移加工工件，检测出偏移工件型面点坐标，选取型面点中的特征点，在三维模型中对标准模型进行约束，保证所有测量点在模型中都满足型面的公差要求；
根据偏移工件的偏移坐标系与工件坐标系进行测量，原点与原点的X、Y、Z平移偏差，偏移坐标系Z轴轴线与工件坐标系的BC旋转偏差，及偏移坐标XZ平面与工件坐标系XZ平面的W旋转偏差；
对UG加工中心打孔程序的格式更改及误差补偿运算，完全满足电火花小孔机加工程序要求。
电火花小孔机加工程序：
(ON OFF MA IP SV UP DN LN STEP PL V HP PP C S L)；
C001＝100 000 00 0080 0 0 0 000 0000-02 000 00 00 02 00；
C002＝000 000 00 0000 0 0 0 000 0.0000+00 000 00 00 00 00；
C003＝000 000 00 0000 0 0 0 000 0.0000+00 000 00 00 00 00；
C004＝000 000 00 0000 0 0 0 000 0.0000+00 000 00 00 00 00；
C005＝000 000 00 0000 0 0 0 000 0.0000+00 000 00 00 00 00；
；
/H100＝15.0；
/H110＝170；
/T84；
/M00；
/S100；
/M00；
/G90；
/G154；
/G92W0；
/C001；
/G00；
/G54；
；
/Z192.731；
/U31.180V-43.655；/X-71.966Y-8.597；/Z82.731；
/M98P0002；
/Z92.731；
；
/M02；
；
/N0002；
/G80W-；
/G92W0；
/M05G00W1.0；
/G01W-H100M04；
/G154；
/G83W000；
/M98P1000；
/G54；
/G00；
/M99；
；
/N1000；
/IFH000>H110(1111,2222)；
/M99；
；
/N1111；
/M99；
；
/N2222；
/G959；
/G00Z350.0；
/M00；
/G154；
/G92W0；
/M99；
本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行自由组合。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，还包括其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.六轴数控误差补偿方法，其特征在于：
确定加工孔的实际坐标，工件检测位置为在零件正向空间位置的检测值，其零点偏差为型面偏差综合的计算平均值，进而反推认为零件每一点均为此误差值，使用时通过输入理论加工孔坐标(x,y,z,u,v)，原点偏移坐标，得到每一个加工孔的实际坐标；
定义坐标系，在标准笛卡尔坐标系下，XYZ为直线轴，工作台加摇篮轴，V轴为Y轴的旋转轴，U轴为Z轴的旋转轴，W轴为Z轴的附属轴，人面对机床操作面左右为X轴，前后为Y轴，上下为Z轴，定义夹具坐标系、旋转坐标系、误差坐标系，UG编程坐标系，以及以三个基础坐标系为参照系的中间旋转坐标系；
确定最终加工位置直线轴数据，理论加工位置已经在UG编程坐标系中进行坐标变换，故不用考虑，只考虑夹具坐标系及误差坐标系直线轴数据的变换值，直线轴数据变换须知道加工孔实际初始位置在旋转坐标系下V，U轴数据，及加工孔中心为旋转轴线，原点的偏移角度；
将零件进行安装，实际零件在夹具坐标系和旋转坐标系均为零点时安装，摆动理论加工角度sw_angle得来的位置，其理论加工位置已经在UG编程坐标系中进行坐标变换，故不用考虑，先使用理论加工角度sw_angle对误差进行坐标变换，实际加工角度ac_angle为理论加工角度sw_angle与误差角度de_angle的变换值，变换时夹具坐标系与旋转坐标系重合，然后按照实际加工角度ac_angle，变换加工孔中心为旋转轴线，原点的偏移角度；
调用计算公式和确定参数，最初的坐标系原点为工件夹具x/y原点与旋转轴心z的原点，平面坐标变换，定义旋转坐标系与原始坐标系不同心，原始坐标系的坐标为(X,Y),原点为(0,0)，旋转坐标系原点在原始坐标系内的坐标为(x0，y0),旋转坐标系的坐标为(x’,y’)；
计算实际加工角度，θu理论加工孔u轴转动的角度，θv测量轴线v轴的角度偏差；点2坐标(X2,Y2,Z2)UG数据平面坐标变换模型坐标；点3坐标(X3,Y3,Z3)误差坐标系V轴补偿后坐标；θacXY,实际加工孔u轴转动的角度；θaxXZ,实际加工孔v轴转动的角度；
计算加工孔轴线为旋转轴偏转角度，点P3坐标(XP3,YP3,ZP3)UG数据平面坐标变换模型坐标；θdeXY,测量轴线u轴的角度偏差；
XY平面计算，加工孔轴线为旋转轴偏转角度理论坐标变换，xth，yth，zth理论加工孔坐标；xthmi，ythmi，zthmi加工孔轴线为旋转轴偏转角度补偿坐标；
实际加工坐标计算平移变换，xde，yde，zde测量原点位置偏；xmi，ymi，xy旋转后原点位置偏差；xmi2，zmi,xz沿旋转轴旋转后夹具原点位置偏差；xmi3,zmi3,xz沿夹具轴旋转后原点位置偏差；xcla，zcla夹具坐标对于旋转系原点坐标；xac，yac，zac实际加工孔坐标；
软件编制，通过上述计算步骤编制软件，根据拟合空间位置，测量与标准模型的平移旋转的偏置值，通过偏置值与标准模型计算误差补偿，然后针对UG编程坐标系产生的加工轨迹程序做后处理补偿，并生成新的电火花加工程序，最终保证加工合格。
2.根据权利要求1所述的六轴数控误差补偿方法，其特征在于：所述零点偏差包含两部分，一部分是角度偏差带来的零点漂移，角度调整后自然复位，另一部分是平移偏差。
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