CN114603399A - 主轴摆动型机床精度补正方法 - Google Patents

主轴摆动型机床精度补正方法 Download PDF

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Abstract

一种主轴摆动型机床精度补正方法，包括：步骤一、确定主轴在三维方向上的各个机械零点位置；步骤二、对主轴进行单一维度方向上的偏差测量，在步骤二中，移动主轴的位置并固定，在主轴保持静止状态时，以主轴作为千分表的归零基准，然后以在测维度为参考，移动归零后的千分表对主轴上千分表归零点位的相对侧或相邻侧进行测量并读数，获取该在测维度上转轴相对于机械零点的偏差。本发明使用机械加工中常用的千分表、标准棒、块规三种工具，找出机械磨损后实际值和理论值差别，解决机械磨损等原因造成的精度下降问题。本发明采用普通工具配合机床工作台的转动，实施测量的工艺方法，实现机床精度的可靠补正。

Description

主轴摆动型机床精度补正方法
技术领域
本发明属于机床误差校正技术领域，更具体地说，特别涉及一种主轴摆动型机床精度补正方法。
背景技术
机床是一种加工设备，在使用过程中会不断地发生结构上的损耗(磨损)。对于主轴摆动型机床(具有两个旋转轴，分别为主轴摆动A轴和工作台旋转B轴)而言，在使用一段时间以后，由于工作台、摆动主轴头等运动部件长期受力不匀，会产生一定的机械磨损，使转动轴心线与惯性轴心线不重合，造成机床的机械零点偏差，出现加工精度下降的现象，导致加工精度达不到零件图纸要求。
在机床加工精度下降后，常规方法为采用激光仪来检测机床的结构尺寸精度，将偏差量补偿至相应的寄存器中来补正其加工精度。但激光仪使用门槛较高，需由专业人士操作。恢复一次机床加工精度的价格昂贵，经济性和时效性均不高，且费时费力，工厂无法实现大规模的展开使用。
发明内容
(一)技术问题
综上所述，如何提供一种新型、测量方式简单易行的机床零点误差测量方法，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种主轴摆动型机床精度补正方法，该主轴摆动型机床精度补正方法包括：
步骤一、确定主轴在三维方向上的各个机械零点位置；
步骤二、对主轴进行单一维度方向上的偏差测量，在所述步骤二中，移动所述主轴的位置并固定，在所述主轴保持静止状态时，以所述主轴作为千分表的归零基准，然后以在测维度为参考，移动归零后的千分表对主轴上千分表归零点位的相对侧或相邻侧进行测量并读数，获取该在测维度上所述转轴相对于所述机械零点的偏差。
优选地，在本发明所提供的主轴摆动型机床精度补正方法中，在对所述主轴进行X轴向的零点偏差测量时；所述步骤二包括：在所述主轴上安装标准棒，对所述主轴执行X轴归零操作，以过所述标准棒的轴线的水平面为测量面，在所述测量面内使用千分表在垂直于所述标准棒的轴线方向上与所述标准棒的一侧相抵并归零，在所述测量面内对所述千分表进行180°镜像旋转，千分表与标准棒相抵并读数，所述读数数值的一半为X轴向上所述主轴的零点偏差数值。
优选地，在本发明所提供的主轴摆动型机床精度补正方法中，在对所述主轴进行Y轴向的零点偏差测量时；所述步骤二包括：在Y轴向上移动所述主轴，在所述主轴的下方设置块规，在主轴上安装千分表，将千分表与块规相抵并归零，将归零后的千分表固定到机床上并高于所述主轴当前位置，对所述主轴执行Y轴归零操作，在所述主轴上安装标准棒，使用千分表与标准棒相抵并读数，所述读书为M，其中块规的高度为H，d为标准棒的直径，H+M－d/2即为Y轴实际位置与零点的差值。
优选地，在本发明所提供的主轴摆动型机床精度补正方法中，在对所述主轴进行Z轴向的零点偏差测量时；所述步骤二包括：将千分表固定在机床的旋转工作台上，对所述主轴执行归零操作，移动所述主轴至x＝d/2的位置，然后在Y轴向上移动主轴并使千分表的量杆压到标准棒端面上，对千分表进行归零操作，之后使得旋转工作台旋转90°，沿Z轴向移动主轴，使千分表的量杆压到标准棒的前端面并持续移动主轴使千分表的读数变为零，L-M+d/2即为Z轴实际位置与零点的差值，其中，标准棒的直径为d、长度为L。
(三)有益效果
由上述可知，本发明提供了一种主轴摆动型机床精度补正方法，在本发明中，该主轴摆动型机床精度补正方法包括：步骤一、确定主轴在三维方向上的各个机械零点位置；步骤二、对主轴进行单一维度方向上的偏差测量，在步骤二中，移动主轴的位置并固定，在主轴保持静止状态时，以主轴作为千分表的归零基准，然后以在测维度为参考，移动归零后的千分表对主轴上千分表归零点位的相对侧或相邻侧进行测量并读数，获取该在测维度上转轴相对于机械零点的偏差。上述主轴摆动型机床精度补正方法在对机床进行校正时，使用工具包括了标准棒、千分表以及规块，通过合理、简单的操作即可完成X-Y-Z三轴的的零点偏差校正。本发明使用机械加工中常用的千分表、标准棒、块规三种工具，找出机械磨损后实际值和理论值差别，解决机械磨损等原因造成的精度下降问题。本发明采用普通工具配合机床工作台的转动，实施测量的工艺方法，实现机床精度的可靠补正。
附图说明
图1为本发明实施例中对X轴进行校正时的示意图。
在图1中，部件名称与附图标记的对应关系为：
1、主轴；2、旋转工作台(B轴)；3、磁力表架；4、标准棒；5、千分表。
图2为本发明实施例中对Y轴进行校正时的示意图。
在图2a和图2b中，部件名称与附图标记的对应关系为：
1、主轴；2、旋转工作台(B轴)；3、磁力表架；4、块规；5、机床床身；6、千分表；7、标准棒。
图3为本发明实施例中对Z轴进行校正时的示意图。
在图3a和图3b中，部件名称与附图标记的对应关系为：
1、主轴；2、旋转工作台(B轴)；3、标准棒；4、千分表；5、磁力表架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
另外，在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例中对X轴进行校正时的示意图；图2为本发明实施例中对Y轴进行校正时的示意图；图3为本发明实施例中对Z轴进行校正时的示意图。
本发明提供了一种主轴摆动型机床精度补正方法，本发明可解决机床的机械零点偏差问题。本发明易操作流程简单，实施便捷，经济实用。
在本发明中，该主轴摆动型机床精度补正方法包括如下步骤：
步骤一、确定主轴在三维方向上的各个机械零点位置；
步骤二、对主轴进行单一维度方向上的偏差测量，在步骤二中，移动主轴的位置并固定，在主轴保持静止状态时，以主轴作为千分表的归零基准，然后以在测维度为参考，移动归零后的千分表对主轴上千分表归零点位的相对侧或相邻侧进行测量并读数，获取该在测维度上转轴相对于机械零点的偏差。
具体地，在对主轴进行X轴向的零点偏差测量时；
步骤二包括：在主轴上安装标准棒，对主轴执行X轴归零操作，以过标准棒的轴线的水平面为测量面，在测量面内使用千分表在垂直于标准棒的轴线方向上与标准棒的一侧相抵并归零，在测量面内对千分表进行180°镜像旋转，千分表与标准棒相抵并读数，读数数值的一半为X轴向上主轴的零点偏差数值。
具体地，在对主轴进行Y轴向的零点偏差测量时；
步骤二包括：在Y轴向上移动主轴，在主轴的下方设置块规，在主轴上安装千分表，将千分表与块规相抵并归零，将归零后的千分表固定到机床上并高于主轴当前位置，对主轴执行Y轴归零操作，在主轴上安装标准棒，使用千分表与标准棒相抵并读数，读书为M，其中块规的高度为H，d为标准棒的直径，H+M－d/2即为Y轴实际位置与零点的差值。
具体地，在对主轴进行Z轴向的零点偏差测量时；
步骤二包括：将千分表固定在机床的旋转工作台上，对主轴执行归零操作，移动主轴至x＝d/2的位置，然后在Y轴向上移动主轴并使千分表的量杆压到标准棒端面上，对千分表进行归零操作，之后使得旋转工作台旋转90°，沿Z轴向移动主轴，使千分表的量杆压到标准棒的前端面并持续移动主轴使千分表的读数变为零，L-M+d/2即为Z轴实际位置与零点的差值，其中，标准棒的直径为d、长度为L。
本发明在温度18℃±2℃，相对湿度20％-80％，大气气压86Kpa-106KPka的环境条件下进行。调整机床零点的过程，首先是明确机械零点的位置，然后通过测量找到机械零点显示值与实际测量值的偏离；最后修改机床控制系统的参数设置，使显示值与实际值几乎一样。
在实际应用操作中，三个直线轴的校准操作如下：
本发明使用到的工具如下：
标准棒：直径和长度均为标准值的一种高精度的找正、校验工具。
千分表：精度为千分之一毫米的测量工具。
块规：长、宽、高均为标准值的一种高精度找正、校验工具。
1、X轴(机床横向精度的补偿)
主轴装夹标准棒，标准棒的直径为d，长度为L。
由机床控制X轴执行回零点指令(在水平面内垂直于主轴的方向移动)，使机床的主轴沿X轴方向移动到机床X轴设定的零点位置。然后把机床的Y轴移动到适合的位置(抬高到合适的位置上)，以不影响磁力表架的安装和千分表的测量操作为准。此时主轴与工作台的相对位置为：X方向上主轴的零点与工作台的X轴向上的零点重合，Y方向上主轴位于工作台上的Y轴零点偏右大约400mm的位置(相当于主轴的卡盘位于工作台中心点右侧约400mm的位置上)。
将主轴移动到旋转工作台(B轴)的纵向坐标位置处，具体表现为：主轴上所安装的标准棒与X轴同轴，同时与Y轴以及Z轴垂直，且主轴上所安装的标准棒过工作台的中心点。将磁力表架固定在旋转工作台的合适位置上，然后将千分表固定在磁力表架上，将千分表调整至合适方向，并使得千分表的量杆指在标准棒的圆柱面最高点，即：千分表的量杆轴线与标准棒的主体轴线位于同一个立面(X-Y轴所在平面)内，并且，千分表的量杆轴线与标准棒的主体轴线垂直。在千分表的量杆与标准棒接触后，调节该千分表数值为零。
保持X轴稳定不动，把旋转工作台转动180°(工作台所在平面与X-Z轴所在平面平行)，调节千分表量杆并使得量杆与标准棒的外侧面接触(量杆压在机床标准棒圆柱面的最低点)，读千分表数值，计为M。M/2即为X轴实际位置与零点的偏差。
2、Y轴(机床垂向精度的补偿)
主轴装夹标准棒，其直径为d，长度为L。
先将长度(在使用状态下位块规的高度)为H(在本发明的一个实施方式中，H为200mm)的块规放在旋转工作台(块规的形心与B轴的轴线同轴)的台面上，然后将块规移动到旋转工作台(B轴)台面的合适位置，再将磁力表架固定在主轴的端面，接着把千分表固定安装在磁力表架上，最后将千分表的量杆顶在块规的上表面上，把千分表的读数值调节至零。
移走块规，然后将磁力表架固定在机床床身的合适位置，然后分别横向和垂向移动主轴(X轴与Y轴)至机械零点位置，将千分表的量杆压到标准棒的圆柱面的最高点，记下千分表的读数值，计为M。那么H+M－d/2即为Y轴实际位置与零点的差值。
3、Z轴(机床纵向精度的补偿)
主轴装夹标准棒，其直径为d，长度为L。
磁力表架固定在旋转工作台的台面合适位置后，将千分表安装在磁力表架中。先横向移动主轴的X方向到x＝d/2的位置，再垂向移动主轴的Y向，使千分表的量杆压到标准棒左端面上，并调整其数值为零。
千分表和磁力表架放置在旋转工作台台面不要取下，将旋转工作台旋转90°后，纵向移动主轴(Z轴)，使千分表的量杆压到标准棒的前端面，持续纵向移动主轴(Z轴)使千分表的读数变为零。L-M+d/2即为Z轴实际位置与零点的差值。
通过使用机械加工中常用的三种工具，实现主轴摆动型机床的X，Y，Z轴偏差值的补偿；2、避免了机床使用过程中机械磨损造成的机床精度丧失。
本发明提供了一种主轴摆动型机床精度补正方法，具体地，该主轴摆动型机床精度补正方法包括：步骤一、确定主轴在三维方向上的各个机械零点位置；步骤二、对主轴进行单一维度方向上的偏差测量，在步骤二中，移动主轴的位置并固定，在主轴保持静止状态时，以主轴作为千分表的归零基准，然后以在测维度为参考，移动归零后的千分表对主轴上千分表归零点位的相对侧或相邻侧进行测量并读数，获取该在测维度上转轴相对于机械零点的偏差。上述主轴摆动型机床精度补正方法在对机床进行校正时，使用工具包括了标准棒、千分表以及规块，通过合理、简单的操作即可完成X-Y-Z三轴的的零点偏差校正。其中，本发明将机床的两个旋转轴(主轴摆动A轴和工作台旋转B轴)和三个直线轴(X/Y/Z轴)的运动，结合标准工具(千分表、标准棒、块规)，进行一定的组合和移动后，采用特定的计算方法，得出机床直线坐标轴(X/Y/Z轴)实际位置与理论零点的差值。本发明使用机械加工中常用的千分表、标准棒、块规三种工具，找出机械磨损后实际值和理论值差别，解决机械磨损等原因造成的精度下降问题。本发明采用普通工具配合机床工作台的转动，实施测量的工艺方法，实现机床精度的可靠补正。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (4)

1.一种主轴摆动型机床精度补正方法，其特征在于，包括：
步骤一、确定主轴在三维方向上的各个机械零点位置；
步骤二、对主轴进行单一维度方向上的偏差测量，在所述步骤二中，移动所述主轴的位置并固定，在所述主轴保持静止状态时，以所述主轴作为千分表的归零基准，然后以在测维度为参考，移动归零后的千分表对主轴上千分表归零点位的相对侧或相邻侧进行测量并读数，获取该在测维度上所述转轴相对于所述机械零点的偏差。
2.根据权利要求1所述的主轴摆动型机床精度补正方法，其特征在于，
在对所述主轴进行X轴向的零点偏差测量时；
所述步骤二包括：在所述主轴上安装标准棒，对所述主轴执行X轴归零操作，以过所述标准棒的轴线的水平面为测量面，在所述测量面内使用千分表在垂直于所述标准棒的轴线方向上与所述标准棒的一侧相抵并归零，在所述测量面内对所述千分表进行180°镜像旋转，千分表与标准棒相抵并读数，所述读数数值的一半为X轴向上所述主轴的零点偏差数值。
3.根据权利要求1所述的主轴摆动型机床精度补正方法，其特征在于，
在对所述主轴进行Y轴向的零点偏差测量时；
所述步骤二包括：在Y轴向上移动所述主轴，在所述主轴的下方设置块规，在主轴上安装千分表，将千分表与块规相抵并归零，将归零后的千分表固定到机床上并高于所述主轴当前位置，对所述主轴执行Y轴归零操作，在所述主轴上安装标准棒，使用千分表与标准棒相抵并读数，所述读书为M，其中块规的高度为H，d为标准棒的直径，H+M－d/2即为Y轴实际位置与零点的差值。
4.根据权利要求1所述的主轴摆动型机床精度补正方法，其特征在于，
在对所述主轴进行Z轴向的零点偏差测量时；
所述步骤二包括：将千分表固定在机床的旋转工作台上，对所述主轴执行归零操作，移动所述主轴至x＝d/2的位置，然后在Y轴向上移动主轴并使千分表的量杆压到标准棒端面上，对千分表进行归零操作，之后使得旋转工作台旋转90°，沿Z轴向移动主轴，使千分表的量杆压到标准棒的前端面并持续移动主轴使千分表的读数变为零，L-M+d/2即为Z轴实际位置与零点的差值，其中，标准棒的直径为d、长度为L。
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