一种龙门式多主轴制孔组合机床的零点定义与标定方法

摘要

一种龙门式多主轴制孔组合机床的零点定义与标定方法，所述龙门式组合机床中的子机床为AC摆头的五轴机床。该方法首先建立全局坐标系，将各子机床运动轴和龙门运动轴回零，利用激光跟踪仪测量每个子机床在机床全局坐标系下的X_sp、Y_sp、Z_sp轴运动方向及A_sp、C_sp轴线位置；选取各子机床直线轴中行程最长的轴的单位向量为各子机床直角坐标系单位方向向量，使用向量叉乘法修正剩余两直角坐标系单位方向向量，从而建立子机床坐标系和全局坐标系的关系矩阵。本发明使用激光跟踪仪对大型机床机械的零点进行标定，方法简单并能满足制造精度的要求；能够将利用激光跟踪仪测量工件变形和位置的数据方便的纳入NC编程中来，为数字化制孔提供编程的坐标系依据。

主权项

一种龙门式多主轴制孔组合机床的零点定义与标定方法，该机床的子机床为AC摆头的五轴机床；其特征在于该方法包括如下步骤：S1：建立全局坐标系O‑XYZ：在机床床身上预留标志点和标志面，并利用机床床身上的标志点和标志面在机床床身上建立全局坐标系；所述的标志点设置在床身的四个角A、B、C和D,所述的标志面为四个角上的每个角的三个垂直面，A1、B1、C1和D1分别表示四个角的上表面，A2、B2、C2、D2及A3、B3、C3、D3表示四个角的两侧表面；S2：将各子机床运动轴回零，龙门运动轴回零，利用激光跟踪仪测量各个子机床的直线运动轴X_sp,Y_sp,Z_sp在机床全局坐标系下的运动方向分别为以及两个旋转运动轴A_sp轴轴线和C_sp轴轴线的位置，得到A_sp轴和C_sp轴的轴线在全局坐标系中的直线方程为：和sp＝1,2,…,N，这里N表示子机床的个数，其中(x,y,z)^T为直线或上任意一点的坐标，为轴线单位方向向量，为轴线单位方向向量，为轴线上的已知点，为轴线上的已知点，为直线方程的参数，为直线方程的参数；S3：基于各子机床的机床坐标系定义，利用步骤S2中的测量数据并由几何关系分别计算各子机床A_sp轴和C_sp轴轴线公垂线，并计算各子机床公垂线与该子机床C_sp轴轴线的交点T_sp，将该交点作为该子机床AC摆头腕心，从腕心位置沿C_sp轴轴线向刀尖方向偏移A_sp轴摆长距离L_sp，将偏移后的点作为子机床坐标系原点；S4：设X_sp的正方向与龙门的正方向一致，由步骤S2得到每个子机床直线运动方向的单位方向向量将其中行程最长的轴的单位方向向量作为该子机床直角坐标系的相应轴的单位方向向量，利用向量叉乘的方法修正剩余两个直线轴的直角坐标系单位方向向量，利用每个子机床坐标系原点和相应的直角坐标系单位方向向量，得到每个子机床坐标系相对于机床全局坐标系的齐次旋转矩阵从而完成了龙门式多主轴制孔组合机床的零点定义与标定。