RU2018124774A - Контроль и оценка геометрического искажения и точности в станках с чпу - Google Patents

Контроль и оценка геометрического искажения и точности в станках с чпу Download PDF

Info

Publication number
RU2018124774A
RU2018124774A RU2018124774A RU2018124774A RU2018124774A RU 2018124774 A RU2018124774 A RU 2018124774A RU 2018124774 A RU2018124774 A RU 2018124774A RU 2018124774 A RU2018124774 A RU 2018124774A RU 2018124774 A RU2018124774 A RU 2018124774A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
machine
sensors
elements
geometry
fixed precision
Prior art date
Application number
RU2018124774A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018124774A3 (ru
Inventor
Томас ПХОММАСИТХ
Original Assignee
Файвз Машининг Системз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Файвз Машининг Системз, Инк. filed Critical Файвз Машининг Системз, Инк.
Publication of RU2018124774A publication Critical patent/RU2018124774A/ru
Publication of RU2018124774A3 publication Critical patent/RU2018124774A3/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0003—Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine
    • B23Q11/0007—Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine by compensating occurring thermal dilations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G05B19/4015—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes going to a reference at the beginning of machine cycle, e.g. for calibration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37581—Measuring errors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Claims (44)

1. Способ измерения пространственной точности станка, имеющего элементы станка, в любой момент времени, включая время работы станка, содержащий этапы, на которых:
перед работой станка измеряют геометрические искажения станка, используя традиционные способы, чтобы создать базовую характеристику станка;
устанавливают датчики на элементы станка и калибруют датчики с установкой нулевого положения;
устанавливают соответствие между местом расположения каждого датчика и физическим местоположением измеряемой геометрической точки на элементах станка;
непрерывно измеряют угловое изменение элементов станка в каждом месте расположения датчиков во время работы станка;
сравнивают показания датчиков и интерполируют результаты в базовую характеристику станка,
определяют любые изменения в геометрии станка; и
вычисляют неточность траектории перемещения инструмента.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:
используют изменения углов, полученные множеством фиксированных датчиков, установленных на станке, для вычисления отклонения геометрии станка и пространственной точности в то время, когда станок неподвижен и не работает.
3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:
используют изменения углов, измеренные множеством фиксированных датчиков, установленных на станке, для вычисления отклонения геометрии станка и пространственной точности, когда станок работает.
4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:
считывают и измеряют температуру материала элементов станка; и
связывают неточность траектории перемещения инструмента с измеренной температурой материала для каждого места датчика, чтобы отслеживать периодические изменения геометрии станка в зависимости от температуры.
5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:
отслеживают изменения геометрии станка в зависимости от температуры на временной основе.
6. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:
отслеживают изменения геометрии станка в зависимости от температуры на почасовой основе.
7. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:
отслеживают изменения геометрии станка в зависимости от температуры на ежедневной основе.
8. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:
отслеживают изменения геометрии станка в зависимости от температуры на сезонной основе.
9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
используют датчики угла, установленные на элементах станка, для измерения углового изменения элементов станка во время работы станка.
10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
используют данные, полученные от множества датчиков, для обновления результатов измерений относительно базовой характеристики.
11. Система для получения расчетной неточности траектории движения инструмента станка, имеющего элементы станка, посредством контроля геометрического искажения элементов станка и пространственной точности при работе станка, содержащая:
центральный процессор (CPU) для приема показаний, полученных из базовой характеристики геометрических искажений станка, таких как угловые отклонения относительно каждой из трех взаимноперпендикулярных осей станка, прямолинейность, прямоугольность и пространственная точность;
множество фиксированных прецизионных датчиков, установленных на элементах станка;
устройства сбора данных для передачи показаний, полученных фиксированными прецизионными датчиками во время работы обрабатывающего инструмента, на CPU, где CPU сравнивает показания, полученные от датчиков, с показаниями базовой характеристики для получения непрерывно вычисляемой обновляемой неточности траектории движения инструмента.
12. Система по п. 11, в которой фиксированные прецизионные датчики вычисляют линейное перемещение элементов станка по осям X, Y и Z, используя угловые отклонения, полученные от множества фиксированных прецизионных датчиков.
13. Система по п. 11, в которой фиксированные прецизионные датчики измеряют вращательное движение элементов обрабатывающего инструмента вокруг осей станка.
14. Система по п. 11, в которой фиксированные прецизионные датчики являются электронно программируемыми датчиками угла.
15. Система по п. 11, дополнительно содержащая:
вращающуюся головку на обрабатывающем инструменте и по меньшей мере один фиксированный прецизионный датчик, установленный на вращающейся головке.
16. Система по п. 15, дополнительно содержащая:
стойку для поддержки вращающейся головки на обрабатывающем инструменте и по меньшей мере один фиксированный прецизионный датчик, установленный на стойке.
17. Система по п. 16, дополнительно содержащая:
опорную балку на обрабатывающем инструменте для поддержки вращающейся головки или стойки; и
по меньшей мере один фиксированный прецизионный датчик, установленный на опорной балке.
18. Система по п. 17, дополнительно содержащая:
пару вертикальных опор, поддерживающих опорную балку; и
по меньшей мере один фиксированный прецизионный датчик, установленный по меньшей мере на одной из вертикальных опор.
RU2018124774A 2017-07-07 2018-07-06 Контроль и оценка геометрического искажения и точности в станках с чпу RU2018124774A (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/643,916 2017-07-07
US15/643,916 US20190011327A1 (en) 2017-07-07 2017-07-07 Cnc machine geometry error and accuracy monitoring and evaluation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2018124774A true RU2018124774A (ru) 2020-01-14
RU2018124774A3 RU2018124774A3 (ru) 2022-03-09

Family

ID=62712768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018124774A RU2018124774A (ru) 2017-07-07 2018-07-06 Контроль и оценка геометрического искажения и точности в станках с чпу

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190011327A1 (ru)
EP (1) EP3425329A1 (ru)
JP (1) JP2019014035A (ru)
CN (1) CN109213071A (ru)
RU (1) RU2018124774A (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10814448B2 (en) * 2018-08-28 2020-10-27 Dalian University Of Technology Comprehensive performance evaluation method for CNC machine tools based on improved pull-off grade method
PL3864474T3 (pl) * 2019-01-18 2024-03-11 Károly SZIPKA System pomiarowy i sposób powiązany z systemem pomiarowym
JP2021148458A (ja) * 2020-03-16 2021-09-27 株式会社東芝 形状測定方法及び形状測定装置
CN112405112A (zh) * 2020-12-03 2021-02-26 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种五轴机床联动误差检测装置及测算方法
CN112902848B (zh) * 2021-01-19 2022-08-26 重庆理工大学 三轴数控机床的z向线性位移与误差测量方法及系统
EP4140671A1 (de) * 2021-08-31 2023-03-01 Zünd Systemtechnik Ag Schneidemaschine mit einer temperaturkompensation
US11921487B2 (en) 2022-02-18 2024-03-05 Pratt & Whitney Canada Corp. System and method for machining a component

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2042719B (en) * 1978-12-27 1983-03-09 Ferranti Ltd Positional measuring apparatus
GB2098759A (en) * 1981-05-14 1982-11-24 Lk Tool Co Ltd Apparatus for correcting misalignment
US4663852A (en) * 1985-09-19 1987-05-12 Digital Electronic Automation, Inc Active error compensation in a coordinated measuring machine
US5834623A (en) * 1995-03-03 1998-11-10 Ignagni; Mario B. Apparatus and method to provide high accuracy calibration of machine tools
WO2000014474A1 (en) * 1998-09-08 2000-03-16 Brown & Sharpe Manufacturing Company Coordinate measuring machine having a machine tool frame
US6865498B2 (en) * 2001-11-30 2005-03-08 Thermwood Corporation System for calibrating the axes on a computer numeric controlled machining system and method thereof
TW201021959A (en) * 2008-12-11 2010-06-16 Ind Tech Res Inst A thermal error compensation method for machine tools
EP2270425A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-05 Leica Geosystems AG Coordinate measuring machine (CMM) and method of compensating errors in a CMM
JP2016078177A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 三菱重工業株式会社 工作機械
CN107111297B (zh) * 2014-10-31 2021-03-26 制造业大数据有限公司 用于由至少一台计算机数控机器加工的工件的部件分析的计算机实现方法
JP6169655B2 (ja) * 2015-07-30 2017-07-26 ファナック株式会社 工作機械、シミュレーション装置、及び機械学習器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3425329A1 (en) 2019-01-09
JP2019014035A (ja) 2019-01-31
RU2018124774A3 (ru) 2022-03-09
CN109213071A (zh) 2019-01-15
US20190011327A1 (en) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2018124774A (ru) Контроль и оценка геометрического искажения и точности в станках с чпу
CN103250025B (zh) 校正使用坐标定位设备所获得的测量的误差
US20140157861A1 (en) Method and apparatus for inspecting workpieces
US4587622A (en) Method and apparatus for determining and correcting guidance errors
CN102792126B (zh) 校正利用坐标定位设备获得的测量的误差
US20050283989A1 (en) Method of inspecting workpieces on a measuring machine
CN108351203B (zh) 提供精确坐标测量的方法、独立基准模块和坐标测量机
CN103365246A (zh) 用于数控机床的误差校正的装置
US9273946B2 (en) Location determination apparatus with an inertial measurement unit
JP2014215079A (ja) 幾何偏差測定方法、及び、幾何偏差計測装置
JP2019105615A (ja) 空間精度補正方法、及び空間精度補正装置
CN109737884A (zh) 一种轴类零件静动态形变量在线监测装置及方法
EP2601476A1 (en) Calibration device for measurement gauges of the diameter and other geometrical characteristics of cylinders
CN108534676B (zh) 一种坐标测量机测量空间内空间误差的检验方法
KR20140085927A (ko) 공작기계용 툴의 가공 오차 보정 시스템 및 방법
CN107206562A (zh) 机床
CN108919746B (zh) 一种转摆台的热误差测试与分析方法
Nikolova et al. Form deviations measurement of planar surfaces by overlapping measuring positions using reference plane method
JP6735735B2 (ja) ワークピースを検査するための座標測定方法および同装置であって、理想的な形態から実質的に逸脱していないことが判っている基準形状を使用して測定補正値を生成するステップを含む、ワークピースを検査するための座標測定方法および同装置
EP3101384B1 (en) Calibration method for calibrating the drive axis of a machine tool
CN209727309U (zh) 棒料工件的测温组件
RU2420712C1 (ru) Устройство активного контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности изделия типа оболочка вращения
Kir’yanov et al. On-line monitoring of optical precision goniometric structures
US10101151B2 (en) Device and method for measuring measurement objects
RU140033U1 (ru) Устройство контроля и измерения действительных размеров параметров наружных поверхностей и радиусов изделия типа оболочка вращения

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant