CN115639783A - 一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法。该方法包括以下步骤:1)开启五轴机床的控制器的斜平面功能，并设定参数；2)五轴机床的控制器使用量测探针采集产品的基准面点位；3)根据产品的基准面点位计算产品的倾斜角度；4)使用特征坐标系功能对倾斜角度进行矫正；5)对矫正后的产品进行编程和加工。本发明中的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法通过五轴控制器中空间坐标矫正功能，使用探头探测被加工产品的基准点来确认产品的倾斜量并对坐标系进行空间的补偿，使其坐标相对于加工产品进行矫正，让使用者在产品加工编程时不需要考虑坐标的倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工领域，特别涉及一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法。
背景技术
在一些大型工业产品加工过程中，有一些经常会出现的问题，比如机床在加工大型产品时，因产品体型过大难以将产品摆放与机床坐标系相对齐。而目前，在加工中，对于大型产品一般使用工装的方式进行固定，或者是通过手工量测出工件的倾斜量后，再通过调整CAM软件中编程的坐标，以达到校准的目的。
而上述两种方式中也存在一些难以问题，比如在使用工装进行固定时，因为产品体积较大，则工装制作成本往往较高且难以安装；而在使用CAM软件进行调整时，因每个工件摆放时误差各不相同，所以经常需要反复的修改加工程序，难以满足加工的通用性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，包括以下步骤:
1)开启五轴机床的控制器的斜平面功能，并设定参数；
2)五轴机床的控制器使用量测探针采集产品的基准面点位；
3)根据产品的基准面点位计算产品的倾斜角度；
4)使用特征坐标系功能对倾斜角度进行矫正；
5)对矫正后的产品进行编程和加工。
在一些实施方式中，在步骤1)中，其中一部分参数用于确定五轴机床的机构。其有益之处在于，描述了所设的一部分参数的用途，其中该部分参数位置可取Pr3001-Pr3012。
在一些实施方式中，在步骤1)中，其中一部分参数用于测量五轴机床的机构链。其有益之处在于，描述了所设的另一部分参数的用途，其中该部分参数位置可取Pr3021-Pr3046。
在一些实施方式中，在步骤2)中，先在控制器上选择量测方式。其有益之处在于，描述了进行量测的预备操作。
在一些实施方式中，在步骤2)中，量测探针通过触碰产品表面来触发信号，控制器采集所触发的信号，并对信号触发位置的坐标进行记录和存储。其有益之处在于，描述了量测探针量测的方式和对触发信号的和处理方法。
在一些实施方式中，在步骤3)中，使用正切公式计算倾斜角度。其有益之处在于，描述了计算倾斜角度的方法。
在一些实施方式中，在步骤3)中，将倾斜角度补偿到控制器中。其有益之处在于，描述了计算倾斜角度后的处理方法。
在一些实施方式中，在步骤4)中，矫正方式为使用旋转轴对主轴上的刀具进行坐标旋转，使主轴初始角度与产品的正方向垂直。其有益之处在于，描述了对倾斜角度进行矫正的操作方法。
在一些实方式中，在步骤4)中，使用欧拉角理论对刀具进行坐标旋转，旋转的顺序依次为Z轴-X轴-Z轴。其有益之处在于，描述了对倾斜角度进行矫正的理论方法。
在一些实施方式中，五轴机床具有两组旋转轴。其有益之处在于，描述了对五轴机床的要求，其中只有通过摆轴的旋转才能调整刀具的矢量，从而让刀轴始终位于垂直与工件的正方向。
本发明中的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法通过五轴控制器中空间坐标矫正功能，使用探头探测被加工产品的基准点来确认产品的倾斜量并对坐标系进行空间的补偿，使其坐标相对于加工产品进行矫正，让使用者在产品加工编程时不需要考虑坐标的倾斜。因此，不仅避免了为大型产品设计工装费用，即使用者只需要对产品进行固定就可以满足加工要求；还使产品的加工程序得到了通用，即使用者不必因为每个产品的摆放位置不同而重新调整加工程序；此外，使用者在调整加工程序时，也可以直接通过程序的正方向直接调整，而不用考虑因坐标旋转导致程序坐标需要换算的问题。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明。
该校正方法用于使用数控机床对大型产品进行加工时的倾斜校正。其中，运行该校正方法需要配和数控机床使用。其中，数控机床为五轴床，其上具有两组旋转轴。而数控机床需要使用新代公司的220MA-5型控制器，并且控制器需要开启RTCP(实时传输协议)和特征坐标功能。
在操作时，先使220MA-5型控制器开启其所具有的斜平面功能，然后设定一些参数，其中一些参数(位置取Pr3001-Pr3012)可用于确定机床的机构，而另一些参数(位置取Pr3031-Pr3036)可用于测量五轴机床的机构链，从而保证旋转轴在旋转过后，依然可以确定刀具刀尖的位置，从而保证程序的统一性。
其中，可以使用参数Pr3001设定机床结构，使用参数Pr3002设定刀轴正方向，使用参数Pr3005设定第一旋转轴，使用参数Pr3006设定第二旋转轴，使用参数Pr3007设定旋转法则，而参数Pr3008也可以根据需要同样用于设定旋转法则。
然后在控制器上选择合适的量测方式(比如单点平面、两点边角、三轴边角、三点内径、三点外径等方式)，并使用量测探针采集产品的基准面点位。其中，控制器控制量测探针通过触碰产品表面来触发信号，而控制器采集所触发的信号，并对信号触发位置的坐标进行记录和存储，此外还可以根据情况对记录后坐标进行一定的修正。
而根据所量测的产品的基准面点位坐标，可以计算产品的倾斜角度，一般使用正切公式进行计算，然后将倾斜角度补偿到控制器中。
再然后，操作使用控制器的特征坐标系功能对倾斜角度进行矫正。而矫正方式是使用旋转轴对主轴上的刀具进行坐标旋转，使刀具与产品的正方向(需要事先设定)垂直，因此不需要移动摆动大型产品本身。
其中，对刀具进行坐标旋转建立在欧拉角理论上，在进行数控编程找那个，可以根据欧拉角理论定义I、J、K的引数分别代表刀具的三个旋转角度。
此外，刀具旋转的顺序依次为Z轴-X轴-Z轴。
最后，可以对矫正后的产品进行编程，并投入加工。
本发明中的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法较之现有技术具有以下优点：
1.节约成本：使用者只需要对产品进行固定就可以满足加工要求，不需要为大型产品专门花费人力物力去设计工装；
2.程序通用：对于同一类型的产品，加工程序可以通用，使用者不必因为每个产品的摆放位置不同而重新调整加工程序；
3.灵活性较高：使用者在调整加工程序时，可以直接通过程序中的正方向进行调整，而不用考虑因坐标旋转导致程序坐标需要换算的问题。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：包括以下步骤
1)开启五轴机床的控制器的斜平面功能，并设定参数；
2)使用量测探针采集产品的基准面点位；
3)根据产品的基准面点位计算产品的倾斜角度；
4)使用特征坐标系功能对倾斜角度进行矫正；
5)对矫正后的产品进行编程和加工。
2.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤1)中，其中一部分参数用于确定五轴机床的机构。
3.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤1)中，其中一部分参数用于测量五轴机床的机构链。
4.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤2)中，先在控制器上选择量测方式。
5.根据权利要求4所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤2)中，量测探针通过触碰产品表面来触发信号，控制器采集所触发的信号，并对信号触发位置的坐标进行记录和存储。
6.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤3)中，使用正切公式计算倾斜角度。
7.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤3)中，将倾斜角度补偿到控制器中。
8.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤4)中，矫正方式为使用旋转轴对主轴上的刀具进行坐标旋转，使主轴初始角度与产品的正方向垂直。
9.根据权利要求8所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：在步骤4)中，使用欧拉角理论对刀具进行坐标旋转，旋转的顺序依次为Z轴-X轴-Z轴。
10.根据权利要求1所述的一种基于五轴控制器的产品空间倾斜矫正方法，其特征在于：五轴机床具有两组旋转轴。
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