CN115415849A - 一种五轴机床回转误差检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种五轴机床回转误差检测方法，涉及五轴机床的技术领域，包括以下步骤：S1：设定B轴转盘回转中心坐标值为I2，设定C轴转盘回转中心相坐标值为I4；S2：根据主轴检棒的轴线位置确定X4和Y4坐标值；获得C轴转盘回转中心的Z4坐标值；分别以不同转向驱使B轴转盘绕自身轴线转动90度，获取两次转动后C轴转盘台面的X轴坐标Xa和Xb，坐标值X2即为Xa和Xb求和所得值的一半；Xa和Xb绝对值之和的一半即为C轴转盘回转中心至B轴转盘回转中心的Z方向的长度，再结合Z4坐标值获得Z2坐标值；S3：将获得的I2和I4的坐标值填入数控系统，由数控系统分别比对获得机床的回转误差。本申请具有降低检测五轴机床回转误差的难度和成本的效果。

Description

一种五轴机床回转误差检测方法

技术领域

本申请涉及五轴机床的技术领域，尤其是涉及一种五轴机床回转误差检测方法。

背景技术

五轴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。相对于其他机床，能够使得工件的变得容易，加工时无需特殊夹具，降低了的成本，避免了多次装夹，提高精度。

五轴数控机床的五轴，包括XYZ三个直线坐标轴，以及两个相垂直的回转轴，从而可以对工件的多个表面进行加工，通常包括双摆头形式、俯垂型摆头式、双转台形式、俯垂型工作台式和一摆一转形式。

其中双转台形式五轴机床包括BC五轴机床，BC五轴机床通常包括用于固定刀具的固定座、用于承载工件的C轴转盘，以及用于驱动C轴转盘整体进行转动的B轴转盘，其中固定座能够通过数控或手动的方式进行X、Y、Z直线轴的移动，B轴转盘和C轴转盘能够实现绕自身旋转轴进行转动，从而满足对工件多角度进行加工的需求。

五轴数控机床在使用前，例如上述双转台五轴机床，需要测出旋转轴到各个直线轴的距离，并且补偿到机床系统相应位置，以提升加工精确度，现有的测量方式，通常为使用测头测量技术，配合相应的CNC程序和系统运算得出。

但是通过测头测量的方式，需要在五轴数控机床上对应安装测头导致成本增大，操作使用技术难度大对操作者的要求较高。

发明内容

为了能够降低检测五轴机床回转误差的难度和成本，本申请提供一种五轴机床回转误差检测方法。

本申请提供一种五轴机床回转误差检测方法，采用如下的技术方案：

一种五轴机床回转误差检测方法，所述五轴机床包括固定座、位于固定座下方的C轴转盘以及和C轴转盘固定连接的B轴转盘，所述五轴机床内设定有坐标原点，固定座能够在坐标原点所在的三维平面内进行移动且移动的距离可测，所述B轴转盘的中心轴与C轴转盘的中心轴垂直，所述固定座底部中心竖直安装有主轴检棒，主轴检棒的延伸方向与B轴转盘的中心轴垂直，所述检测方法包括以下步骤：

S1：设定B轴转盘回转中心相对于坐标原点的坐标值为I2（X2,Y2,Z2），设定C轴转盘回转中心相对于坐标原点的坐标值为I4（X4,Y4,Z4），使B轴转盘及C轴转盘保持静止状态，且使C轴转盘的初始状态为水平状态；

S2：在水平面内移动固定座，直至将主轴检棒移动至C轴转盘轴线位置，根据主轴检棒的轴线位置确定X4和Y4坐标值；

竖直移动所述固定座直至主轴检棒直接或间接抵接于所述C轴转盘，通过主轴检棒底端到与固定座连接位置的长度，以及固定座与主轴检棒连接位置的坐标值，以及主轴检棒底端到C轴转盘台面距离，获得C轴转盘回转中心的 Z4坐标值；

分别以不同转向驱使B轴转盘绕自身轴线转动90度，使得C轴转盘转动至自身轴线水平，获取两次转动后C轴转盘台面的X轴坐标Xa和Xb，坐标值X2即为Xa和Xb求和所得值的一半；

Xa和Xb绝对值之和的一半即为C轴转盘回转中心至B轴转盘回转中心的Z方向的长度，再将Z4坐标减去该长度的值获得Z2坐标值；以及

S3：将获得的I2和I4的坐标值填入数控系统，由数控系统分别比对检测获得的I2和初始已知的B轴转盘回转中心坐标值，以及检测获得的I4的坐标与初始已知的C轴转盘回转中心的坐标值，获得机床的回转误差。

通过采用上述技术方案，通过移动固定座以及配合转动C轴转盘，使用固定在固定座底部的主轴检棒进行检测，可以获得I2的X2和Z2的坐标值，以及I4的X4、Y4和Z4坐标值，使用双转台的BC五轴机台，Y2的值始终为-Y4，所以能够得出完整的I2和I4的坐标值，即B轴转盘回转中心坐标和C轴转盘回转中心的坐标，将两者填入至数控系统之中，和机床原来的坐标值进行比对，得以获得机床的回转误差。

可选的，在S2获得X4和Y4的坐标值步骤中，将主轴检棒移动至靠近C轴转盘轴线的位置；

在所述C轴转盘台面上设置检测组件，检测组件能够跟随C轴转盘一同转动；

检测组件包括检测表，调整检测表的触头抵接于所述主轴检棒外壁后，驱动C轴转盘转动，使得检测表触头保持和主轴检棒外壁相抵的同时能够绕主轴检棒轴线转动；以及

观察检测表是否发生偏转，若偏转则在水平面上微调固定座的位置，直至检测表不再偏转，通过此时主轴检棒的轴线的X坐标值和Y坐标值，即分别为X4和Y4的坐标值。

通过采用上述技术方案，移动主轴检棒至靠近C轴转盘轴线位置，将检测组件安装在转盘上，使得检测表触头抵接于主轴检棒外壁，若主轴检棒为和C轴转盘轴线同轴，则抵接在主轴检棒外并绕主轴检棒轴线转动的检测表触头不会出现被推动使得指针偏转的情况，即可以通过检查表是否存在指针偏转来确定主轴检棒是否和C轴转盘轴线同轴，若不同轴，可以通过在水平面上微调固定座的方式来找到位置。

可选的，所述检测组件包括依次相连的安装座、用于调节检测表位置的调节臂和所述检测表，在S2获得X4和Y4的坐标值步骤中，

将安装座放置或者安装于C轴转盘台面上；

在移动固定座位置后，通过调整调节臂重新调整检测表的位置，使得检测表触头和主轴检棒外壁相抵。

通过采用上述技术方案，安装座放置在C轴转盘上，使得检测组件可以跟随C轴转盘一起转动，在调整固定座位置时，可以通过调节臂调整检测表的位置，使得在安装座位置不变的情况下，调整检测表的位置，使得检测表的表触头始终抵接在主轴检棒外壁上。

可选的，获取Z4坐标值的步骤包括：

在C轴转盘台面上固定已知厚度的第一量块；

移动固定座至主轴检棒端部和第一量块相抵，记录此时固定座和主轴检棒连接位置的Z坐标值；

通过第一量块厚度、固定座和主轴检棒连接位置的Z坐标，以及主轴检棒底端至主轴检棒和固定座连接位置的长度，计算获得Z4的坐标值。

通过采用上述技术方案，Z4的值即为C轴转盘水平是台面的Z值，通过移动固定座，使得主轴检棒和第一量块相抵，以通过移动后固定座的位置和已知的主轴检棒长度和第一量块厚度计算获得Z4的值；通过设置第一量块，便于进行操作和观察，降低主轴检棒出现损伤的可能。

可选的，获取坐标值Xa和Xb的步骤包括：

使B轴转盘绕自身轴线转动90度，使得C轴转盘转动至自身轴线水平；

在C轴转盘表面上固定已知厚度的第二量块，移动主轴检棒，使得第二量块和主轴检棒相抵；

通过主轴检棒抵接位置的半径、主轴检棒轴线的X坐标值，以及第二量块的厚度计算获得Xa或Xb的值。

通过采用上述技术方案，移动主轴检棒至主轴检棒和第二量块相抵，通过此时主轴检棒的X坐标值和主轴检棒的半径以及第二量块的厚度可以得出Xa或Xb的值，设置第二量块使得主轴检棒移动时不易因为固定座和C轴台面干涉而受到影响，且更容易观察主轴检棒是否完成抵接，以及起到保护主轴检棒的作用。

可选的，所述检测方法还包括通过试切工件进一步提升误差精度的校验步骤S4。

通过采用上述技术方案，在上述检测过程中误差精度可以通过试切工件的方式进一步提升。

可选的，校验步骤S4包括：

S41：设定矢量值I2a为机床零点到B轴转盘回转中心的值，即矢量值I2a=（X2,Y2,Z2）,设定矢量值I4a为C轴转盘回转中心至机床零点到的值，即矢量值I4a=（-X4,-Y4,-Z4）,设定B轴转盘回转中心到C轴转盘回转中心的矢量值为I3,I3=（-X4-X2,-Y4-Y2，-Z4-Z2），另X3= X4+X2，Y3= Y4+Y2，Z3= Z4+Z2，得到I3=-（I2a+I4a）；

S42：试切工件；

由切割后的工件测得C轴转盘回转中心和B轴转盘回转中心在X轴方向上的相对偏移量Xcd；

由切割后的工件测得C轴转盘回转中心和B轴转盘回转中心在Y轴方向上的相对偏移量Yab；

将矢量值I4a的X值和矢量值I3的X值分别增加或减去获得的Xcd值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立；

将矢量值I2a和矢量值I4a的Y值分别增加或者减少获得的Yab值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立；

S43：I2、I3、I4的坐标值即可通过矢量值I3、I2a和I4a反推获得，将新获得的矢量值I3、I2a和I4a的坐标值或者I2、I4的坐标值填入数控系统，替换S3步骤获得的I2和I4的坐标值，由数控系统分别比对检测获得的I2和初始已知的B轴转盘回转中心坐标值，以及比对检测获得的I4的坐标与初始已知的C轴转盘回转中心坐标值的坐标值，获得机床的回转误差。

通过采用上述技术方案，虽然步骤S2和S3获得了I2和I4的坐标值，但是精确度还能够进一步提升，通过使用试切工件的方式的校验步骤来获得更高精度的I2和I4的坐标值，以更好的检测出更高精度的机床回转误差。

可选的，S42步骤包括：

S421：保持C轴转盘台面水平，在C轴转盘台面上安装工件；

S422：拆除主轴检棒后在固定座底部安装铣刀；

S423：在工件上切出水平截面为长方形或正方形的内侧槽，使得内侧槽内壁平行于X轴或者Y轴，且所述内侧槽水平截面的中心和S2所测的C轴转盘的轴线重合；

S424：绕B轴转盘的轴线转动B轴转盘90度，使得C轴转盘轴线水平，调整固定座位置后，水平移动固定座对工件进行切割，切割出一个外切面；

S425：绕C轴转盘的轴线转动C轴转盘90度，水平移动固定座对工件进行切割，切割出第二个外切面；

S426：重复S423的步骤，直至切割出4个依次垂直且相连的外切面；

S427：测量相邻外切面至内侧槽的距离，获得X轴方向数据Xc和Xd，所述Xcd为Xc和Xd的差值；获得Y轴方向数据Ya和Yb，所述Yab为Ya和Yb的差值。

通过采用上述技术方案，在C轴机床上安装工件后，通过移动固定座，使用刀具切割出内侧槽，并通过转动转动B轴转盘和C轴转盘的方式并移动固定座，以切出四个相垂直的外切面，测量外切面和内侧槽的距离，通过计算即可得到Xcd和Yab的值，对应补充至对应的坐标数值，即可获得精度更高的I2和I4的坐标值，从而获得更高精度的回转误差精度。

可选的，在S423步骤中，使用数控系统中由S3步骤输入的X4和Y4的坐标值，驱动固定座在三维坐标平面内移动，并使用铣刀侧刃切割出内侧槽；

在S424-S426步骤中，驱动固定座沿Y轴往复移动，并调整X轴方向的位置，通过铣刀底刃切割出外切面。

通过采用上述技术方案，进行试切工件的加工时，只需相应的通过调整固定座的位置，以及转动B轴转盘和C轴转盘即可，操作方便，无需更换刀具。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.通过简单手动操作机台的方式，即可获得对应I2和I4的坐标值，以此得到机床的回转误差值，操作过程方便快捷，降低机床生产或购买的成本，降低了操作人员能力要求；

2.在测量过程中设置第一量块和第二量块，便于观察主轴检棒的抵接情况，且起到保护主轴检棒的作用；

3.分别使用铣刀的侧刃和底刃来加工内侧槽和外切面，无需更换刀具，且操作过程方便快捷。

附图说明

图1是本申请实施例五轴机床的局部结构示意图；

图2是本申请实施例显示测量C轴转盘轴线步骤时五轴机床的局部结构示意图；

图3是本申请实施例显示测量C轴转盘Z4值步骤时五轴机床的局部结构示意图；

图4是本申请实施例显示测量Xa、Xb步骤时C轴转盘转动位置的示意图；

图5是本申请实施例的显示测量Xa、Xb步骤时五轴机床的局部结构示意图；

图6是本申请实施例试切工件切割完成后的整体结构示意图；

图7是本申请实施例的显示切割工件完成后的五轴机床的局部结构示意图。

附图标记说明：1、机台；11、固定座；12、C轴转盘；13、B轴转盘；14、操作腔；2、主轴检棒；3、工件；31、内侧槽；32、外切面；4、第一量块；5、检测组件；51、安装座；52、调节臂；53、检测表；6、第二量块。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

参照图1，五轴机床包括操作腔14，操作腔14内设置有用于固定刀具的固定座11，固定座11能够在操作腔14内进行X、Y、Z三轴的移动且移动距离可测；操作腔14内还转动设置有的C轴转盘12，C轴转盘12位于固定座11下方用于固定待加工的工件；操作腔14内还转动设置有位于C轴转盘12一侧的B轴转盘13，B轴转盘13转动轴线水平且和C轴转盘12固定连接，C轴转盘12轴线和B轴转盘13轴线相垂直。当B轴转盘13转动时可以带动C轴转盘12进行转动，从而实现切割刀能够相对于待加工工件进行X、Y、Z三个直线轴，以及B、C两个回转轴的移动，C轴转盘12可以转动至轴线竖直的状态。

固定座11内设定有坐标原点、B轴转盘13回转中心的坐标值，以及C轴转盘12回转中心坐标值，但三个坐标值均存在一定误差，为使得加工能够更加精确，需要假定原点坐标为正确坐标值，求出B轴转盘13回转中心的坐标值和C轴转盘12回转中心坐标值相对于坐标原点的误差值，补偿至数控系统中，从而提高加工精度，相关技术中通常通过安装测头的方式，会导致成本上升，以及提高了对操作人员的要求。

本申请实施例公开一种五轴机床回转误差检测方法，能够以简单明了的手动方式配合简单驱动机台1的方式找到机床两个回转轴的回转数据，从而代替使用测头检测的方式，降低机床生产成本和操作人员相应能力上的要求，且使得测量更为精确，具体包括以下步骤：

S1：设定B轴转盘13回转中心的坐标值为I2（X2,Y2,Z2）；设定C轴转盘12回转中心相对于机床零点的坐标值为I4（X4,Y4,Z4），并使B轴转盘13及C轴转盘12保持静止状态，且使C轴转盘12的初始状态为水平状态。

对于五轴机床的回转误差的检测，只需对应找出I2和I4的坐标值，从而得到旋转轴到各个直线轴的距离，手动补偿到机床数控系统中，再通过试切工件3的方法使回转数据精度更高，达到甚至超过常规测头所达到的检测效果。

S2：通过主轴检棒2找到C轴转盘12的轴线，即确定X4和Y4的坐标值。

首先，参照图1和图2，在固定座11底部安装刀头位置安装主轴检棒2，使得主轴检棒2轴线竖直。移动固定座11，使得主轴检棒2移动至靠近C轴转盘12轴线位置，在C轴转盘12上安装检测组件5。

检测组件5具体包括安装或放置在C轴转盘12上的安装座51、和安装座51通过球铰接转动连接的调节臂52，以及安装在调节臂52远离安装座51一端的检测表53，检测表53为千分表，以提高检测精度。检测表53的触头抵接于主轴检棒2外壁上，调节臂52包括多段铰接的连杆组成，且每段连杆连接处和球铰接处通过自身转动摩擦力或者螺杆锁定的方式实现调整后位置的锁定，使得在固定座11和主轴检棒2移动调整位置时，可以适应性的调整检测表53的位置，使得检测表53触头保持和主轴检棒2侧壁相抵。

转动C轴转盘12带动检测组件5转动，检测件绕C轴转盘12轴线转动，检测表53触头始终抵接在主轴检棒2外，微调固定座11的X、Y数值，直到检测表53在绕主轴检棒2转动并不再偏转，此时，主轴检棒2轴线所在的位置即为C轴转盘12轴线所在的位置，从而获得X4和Y4的坐标数值。

S2还包括通过主轴检棒2找到C轴的回转中心至坐标原点的Z值，即Z4的数值的步骤。

参照图3，将主轴检棒2移动至和放置在C轴转盘12台面上已知厚度的第一量块4，Z4的坐标即为主轴检棒2端点抵接点的Z坐标加上第一量块4的厚度，主轴检棒2端点的坐标值可以通过固定座11和主轴检棒2连接位置的坐标，以及主轴检棒2端部至和固定座11连接部位的长度计算获得，从而获得Z4的坐标值，其中主轴检棒2长度可以通过产品的长度标准或者测量的方式获得。

通过设置第一量块4，便于进行操作和观察，降低主轴检棒2出现损伤的可能。当然在本申请的其他实施方式中不排除通过主轴检棒2端部和C轴转盘12台面直接相抵测量的方式。

S2还包括通过转动B轴转盘13和移动固定座11，获得X2的值以及B轴转盘13回转中心至C轴转盘12的距离的步骤，具体如下：

参照图4和图5，绕B轴转台轴线转动B轴转盘13九十度，使得C轴转盘12转动至轴线水平，水平移动固定座11，使得主轴检棒2的球头与抵接或安装在C轴转盘12表面已知厚度的第二量块6侧面相抵接，设定此时主轴检棒2轴线X坐标值、主轴检棒2半径，以及第二量块6的厚度的和至为Xa值，通过测量和计算可以得出Xa的值；

在转动B轴转盘13复位后，反向转动B轴转盘13九十度，使得C轴转盘12转动至轴线水平且位于固定座11另一侧，水平移动固定座11，使得主轴检棒2的球头使得主轴检棒2的球头与抵接或安装在C轴转盘12表面已知厚度的第二量块6侧面相抵接，设定此时主轴检棒2轴线X坐标值、主轴检棒2半径，以及第二量块6的厚度的和为Xb。同样通过设置第二量块6，便于进行操作和观察，降低主轴检棒2出现损伤的可能。

当然在本申请的其他实施方式中不排除通过主轴检棒2侧壁和C轴转盘12台面直接相抵测量的方式。

此时B轴回转中心位于两次转动后C轴转盘12台面连线的中垂线上，通过公式X2=（Xa+Xb）/2，得出X2的值。

同样Xa和Xb的值能够获得B轴转盘13回转中心至C轴转盘12台面的距离，即为Xa和Xb绝对值之和的一半。通过上述步骤中已经获得的Z2的坐标值，可以获得Z4的具体坐标值。

自此，I2的坐标值X2和Z2,以及I4的坐标值X4、Y4、Z4均已获得，由于本实施例中使用BC五轴机床为例，可以轻易得出Y2和Y4的坐标值的相反数，从而得出I2、I3和I4的坐标值。再将对应的所测得的数值填入数控系统的相应位置，在本申请的其他实施例中，也可以使用其他类型的五轴机床，检测原理一致，在此不做赘述。

由于上述步骤中所测得的数据仍旧可能存在一定的测量误差，为进一步提升测量的I2、I3、I4的坐标值的精确度，本申请的五轴机床回转误差检测方法还包括以下校验步骤S4，S4具体包括以下步骤：

S41: 为便于检测和计算以及数控系统的使用，设定矢量值I2a为机床零点到B轴转盘回转中心的值，及矢量值I2a=（X2,Y2,Z2）,设定矢量值I4a为C轴转盘回转中心至机床零点到的值，及矢量值I4a=（-X4,-Y4,-Z4）,设定B轴转盘回转中心到C轴转盘回转中心的矢量值为I3,I3=（-X4-X2,-Y4-Y2，-Z4-Z2），另X3= X4+X2，Y3= Y4+Y2，Z3= Z4+Z2，得到I3=-（I2a+I4a）。

S42：试切工件3并测得测得C轴转盘12回转中心和B轴转盘13回转中心在X轴方向上的相对偏移量Xcd，以及由切割后的工件测得C轴转盘12回转中心和B轴转盘13回转中心在Y轴方向上的相对偏移量Yab，具体步骤如下：

S421：将固定座11底部主轴检棒2拆除并安装铣刀。

S422：保持C轴转盘12台面水平，在C轴转盘12台面上安装试切工件3（见图6）。

S423：参照图6和图7，通过移动固定座11，使用铣刀侧刃对试切工件3切出水平截面为正方形或者长方形的内侧槽31，内侧槽31的中心位置位于所测得的C轴转盘12轴线上，即对应于S2步骤中获得的C轴转盘12轴线处，且内侧槽31四个内壁分别平行于机床的X轴和Y轴。

S424：绕B轴转盘轴线转动B轴转盘13九十度，使得C轴转盘12轴线水平，并移动固定座11至工件正上方后，沿Y轴方向往复移动固定座11，并适应性的朝X轴方向略微移动，通过铣刀底刃在工件上切割出和相邻内侧槽31内壁平行的外切面32。

S425：朝一个方向依次转动C轴转盘12九十度后继续进行切削，切削出第二个外切面32。

S426：重复S423的步骤，直至切割出4个首尾相连且依次相垂直的外切面32。

S427：测量相邻外切面32至内侧槽31的距离，获得X轴方向数据Xc和Xd，所述Xcd为Xc和Xd的差值；获得Y轴方向数据Ya和Yb，所述Yab为Ya和Yb的差值。

将矢量值I4a的X值和矢量值I3的X值分别增加或减去获得的Xcd值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立；将矢量值I2a和矢量值I4a的Y值分别增加或者减少获得的Yab值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立，此时I2、I3、I4的坐标值即可通过矢量值I3、I2a和I4a反推获得，即已调整完毕。

S43：将新获得的矢量值I3、I2a和I4a的坐标值或者I2、I4的坐标值填入数控系统，替换S3步骤获得的I2和I4的坐标值，由数控系统分别比对检测获得的I2和初始已知的B轴转盘13回转中心坐标值，以及检测获得的I4的坐标与初始已知的C轴转盘12回转中心坐标值的坐标值，获得机床的回转误差。

本申请实施例一种五轴机床回转误差检测方法的实施原理为：

设定B轴转盘13回转中心坐标值为I2（X2,Y2,Z2），设定C轴转盘12回转中心坐标值为I2（X2,Y2,Z2）,在C轴转盘12上安装检测组件5，使得检测组件5的千分表抵接于主轴检棒2外壁，并控制固定座11沿水平面方向移动主轴检棒2，以获得C轴转盘12回转中心的X坐标值和Y值；

移动固定座11，使得主轴检棒2底部抵接于C轴转盘12或者放置在C轴转盘12上的第一量块4上，以获得C轴转盘12回转中心Z坐标；

分别以不同转向驱使B轴转盘13绕自身轴线转动90度，使得C轴转盘12转动至轴线水平，获取两次转动后C轴转盘12台面的X轴坐标Xa和Xb，坐标值X2即为Xa和Xb求和所得值的一半；

并且Xa和Xb绝对值之和的一半即为C轴转盘12回转中心至B轴转盘13回转中心的Z方向的长度，再结合Z4坐标值获得Z2坐标值；至此I2和I4坐标值的初始值，并将I2和I4坐标值的初始值填入数控系统内。

使用试切工件3方式进一步提高回转误差的精度，先在C轴转盘12上安装试切工件3，并在工件上通过铣刀侧刃切割出正方形的内侧槽31，分别绕B轴转盘旋转轴转动B轴转盘13，至C轴转盘12转动至固定座11两侧且轴线水平，利用固定座11沿X、Y方向上往复移动，并依次间隔90度转动C轴转盘12，通过铣刀底刃切割出四个外切面32，测量出外切面32至相邻内侧槽31距离Xc、Xd、Ya和Yb, 将矢量值I4a的X值和矢量值I3的X值分别增加或减去获得的Xcd值的一半；将矢量值I2a和矢量值I4a的Y值分别增加或者减少获得的Yab值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立，最后将新获得的矢量值I3、I2a和I4a的坐标值或者I2、I4的坐标值填入数控系统内，由数控系统分别比对检测获得的I2和初始已知的B轴转盘13回转中心坐标值，以及检测获得的I4的坐标与初始已知的C轴转盘12回转中心坐标值的坐标值，获得机床的回转误差。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种五轴机床回转误差检测方法，所述五轴机床包括固定座（11）、位于固定座（11）下方的C轴转盘（12）以及和C轴转盘（12）固定连接的B轴转盘（13），所述五轴机床内设定有坐标原点，固定座（11）能够在坐标原点所在的三维平面内进行移动且移动的距离可测，所述B轴转盘（13）的中心轴与C轴转盘（12）的中心轴垂直，所述固定座（11）底部中心竖直安装有主轴检棒（2），主轴检棒（2）的延伸方向与B轴转盘（13）的中心轴垂直，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：

S1：设定B轴转盘（13）回转中心相对于坐标原点的坐标值为I2（X2,Y2,Z2），设定C轴转盘（12）回转中心相对于坐标原点的坐标值为I4（X4,Y4,Z4），使B轴转盘（13）及C轴转盘（12）保持静止状态，且使C轴转盘（12）的初始状态为水平状态；

S2：在水平面内移动固定座（11），直至将主轴检棒（2）移动至C轴转盘（12）轴线位置，根据主轴检棒（2）的轴线位置确定X4和Y4坐标值；

竖直移动所述固定座（11）直至主轴检棒（2）直接或间接抵接于所述C轴转盘（12），通过主轴检棒（2）底端到与固定座（11）连接位置的长度，以及固定座（11）与主轴检棒（2）连接位置的坐标值，以及主轴检棒（2）底端到C轴转盘（12）台面距离，获得C轴转盘（12）回转中心的Z4坐标值；

分别以不同转向驱使B轴转盘（13）绕自身轴线转动90度，使得C轴转盘（12）转动至自身轴线水平，获取两次转动后C轴转盘（12）台面的X轴坐标Xa和Xb，坐标值X2即为Xa和Xb求和所得值的一半；

Xa和Xb绝对值之和的一半即为C轴转盘（12）回转中心至B轴转盘（13）回转中心的Z方向的长度，再将Z4坐标减去该数值以获得Z2坐标值；以及

S3：将获得的I2和I4的坐标值填入数控系统，由数控系统分别比对检测获得的I2和初始已知的B轴转盘（13）回转中心坐标值，以及检测获得的I4的坐标与初始已知的C轴转盘（12）回转中心的坐标值，获得机床的回转误差。

2.根据权利要求1所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：在S2获得X4和Y4的坐标值步骤中，将主轴检棒（2）移动至靠近C轴转盘（12）轴线的位置；

在所述C轴转盘（12）台面上设置检测组件（5），检测组件（5）能够跟随C轴转盘（12）一同转动；

检测组件（5）包括检测表（53），调整检测表（53）的触头抵接于所述主轴检棒（2）外壁后，驱动C轴转盘（12）转动，使得检测表（53）触头保持和主轴检棒（2）外壁相抵的同时能够绕主轴检棒（2）轴线转动；以及

观察检测表（53）是否发生偏转，若偏转则在水平面上微调固定座（11）的位置，直至检测表（53）不再偏转，通过此时主轴检棒（2）的轴线的X坐标值和Y坐标值，即分别为X4和Y4的坐标值。

3.根据权利要求2所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：所述检测组件（5）包括依次相连的安装座（51）、用于调节检测表（53）位置的调节臂（52）和所述检测表（53），在S2获得X4和Y4的坐标值步骤中，

将安装座（51）放置或者安装于C轴转盘（12）台面上；

在移动固定座（11）位置后，通过调整调节臂（52）重新调整检测表（53）的位置，使得检测表（53）触头和主轴检棒（2）外壁相抵。

4.根据权利要求1所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：获取Z4坐标值的步骤包括：

在C轴转盘（12）台面上固定已知厚度的第一量块（4）；

移动固定座（11）至主轴检棒（2）端部和第一量块（4）相抵，记录此时固定座（11）和主轴检棒（2）连接位置的Z坐标值；

通过第一量块（4）厚度、固定座（11）和主轴检棒（2）连接位置的Z坐标，以及主轴检棒（2）底端至主轴检棒（2）和固定座（11）连接位置的长度，计算获得Z4的坐标值。

5.根据权利要求1所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：获取坐标值Xa和Xb的步骤包括：

使B轴转盘（13）绕自身轴线转动90度，使得C轴转盘（12）转动至自身轴线水平；

在C轴转盘（12）表面上固定已知厚度的第二量块（6），移动主轴检棒（2），使得第二量块（6）和主轴检棒（2）相抵；

通过主轴检棒（2）抵接位置的半径、主轴检棒（2）轴线的X坐标值，以及第二量块（6）的厚度计算获得Xa或Xb的值。

6.根据权利要求1所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：所述检测方法还包括通过试切工件（3）进一步提升误差精度的校验步骤S4。

7.根据权利要求6所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：校验步骤S4包括：

S41：设定矢量值I2a为机床零点到B轴转盘（13）回转中心的值，即矢量值I2a=（X2,Y2,Z2）,设定矢量值I4a为C轴转盘（12）回转中心至机床零点到的值，即矢量值I4a=（-X4,-Y4,-Z4）,设定B轴转盘（13）回转中心到C轴转盘（12）回转中心的矢量值为I3,I3=（-X4-X2,-Y4-Y2，-Z4-Z2），另X3= X4+X2，Y3= Y4+Y2，Z3= Z4+Z2，得到I3=-（I2a+I4a）；

S42：试切工件（3）；

由切割后的工件测得C轴转盘（12）回转中心和B轴转盘（13）回转中心在X轴方向上的相对偏移量Xcd；

由切割后的工件测得C轴转盘（12）回转中心和B轴转盘（13）回转中心在Y轴方向上的相对偏移量Yab；

将矢量值I4a的X值和矢量值I3的X值分别增加或减去获得的Xcd值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立；

将矢量值I2a和矢量值I4a的Y值分别增加或者减少获得的Yab值的一半，保持I3=-（I2a+I4a）矢量平衡成立；

S43：I2、I3、I4的坐标值即可通过矢量值I3、I2a和I4a反推获得，将新获得的矢量值I3、I2a和I4a的坐标值或者I2、I4的坐标值填入数控系统，替换S3步骤获得的I2和I4的坐标值，由数控系统分别比对检测获得的I2和初始已知的B轴转盘（13）回转中心坐标值，以及比对检测获得的I4的坐标与初始已知的C轴转盘（12）回转中心坐标值的坐标值，获得机床的回转误差。

8.根据权利要求7所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：S42步骤包括：

S421：保持C轴转盘（12）台面水平，在C轴转盘（12）台面上安装工件（3）；

S422：拆除主轴检棒（2）后在固定座（11）底部安装铣刀；

S423：在工件（3）上切出水平截面为长方形或正方形的内侧槽（31），使得内侧槽（31）内壁平行于X轴或者Y轴，且所述内侧槽（31）水平截面的中心和S2所测的C轴转盘（12）的轴线重合；

S424：绕B轴转盘（13）的轴线转动B轴转盘（13）90度，使得C轴转盘（12）轴线水平，调整固定座（11）位置后，水平移动固定座（11）对工件（3）进行切割，切割出一个外切面（32）；

S425：绕C轴转盘（12）的轴线转动C轴转盘（12）90度，水平移动固定座（11）对工件（3）进行切割，切割出第二个外切面（32）；

S426：重复S423的步骤，直至切割出4个依次垂直且相连的外切面（32）；

S427：测量相邻外切面（32）至内侧槽（31）的距离，获得X轴方向数据Xc和Xd，所述Xcd为Xc和Xd的差值；获得Y轴方向数据Ya和Yb，所述Yab为Ya和Yb的差值。

9.根据权利要求8所述的一种五轴机床回转误差检测方法，其特征在于：在S423步骤中，使用数控系统中由S3步骤输入的X4和Y4的坐标值，驱动固定座（11）在三维坐标平面内移动，并使用铣刀侧刃切割出内侧槽（31）；

在S424-S426步骤中，驱动固定座（11）沿Y轴往复移动，并调整X轴方向的位置，通过铣刀底刃切割出外切面（32）。

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