五轴联动数控机床回转摆动轴几何误差参数值的测量方法

摘要

本发明公开了五轴联动数控机床回转摆动轴几何误差参数值的测量方法，以五轴机床RTCP刀具中心点运动控制功能提供的平动轴联动坐标为测量基准，采用球杆仪分别测量回转摆动轴不同转角下至少三个位置处X、Y、Z方向的位移误差，并根据所述位移误差作数据处理辨识计算出回转摆动轴各转角的几何误差。本发明方法对回转摆动轴进行独立测量，可获得各种结构型式的五轴联动数控机床在各回转摆动角度处的几何误差值。具有不受机床结构限制，安装方便且测量精度高的优点。

主权项

1.五轴联动数控机床回转摆动轴几何误差参数值的测量方法，以五轴机床RTCP刀具中心点控制功能提供的平动轴联动坐标为测量基准，采用球杆仪分别测量回转摆动轴不同转角下至少三个位置处X、Y、Z方向的位移误差，并根据所述位移误差作数据处理辨识计算出回转摆动轴各转角的几何误差；包括以下的测量步骤：Ⅰ. 刀具A摆动轴的几何误差测量辨识计算将L形检具经由刀柄固定在机床主轴上；A、C轴处于0度初始位置； 将球杆仪的测量球座通过夹头固定在L形检具点P处，测量并记录测量球座的球心与主轴轴线的距离H、与A轴轴线的距离L；将球杆仪的测量球头经磁力底座固定在测量球座的Z轴负向处，下降Z轴，保证测量球头与主轴轴线的距离也为H；选择球杆仪的最短杆组件，根据其理论杆长D调整Z轴，使得测量球座与测量球头的距离为杆长D，并在测量球座与测量球头之间置入球杆仪，此时的球杆仪与Z轴平行，且测量球座坐标变化引起的球杆仪读数变化方向符合Z轴方向；使用五轴机床的RTCP运动，根据A轴摆动范围确定测量角度序列，并在A轴每摆动一角度后停止10秒，测量过程往返3次； 运行测量数控程序，记录A轴摆动角度序列的杆长变化值； 改变L、H的组合值，通过X、Y、Z方向分别至少各三次的测量，获得以下位移误差测量数据组序列；i) 取，，获得第一组测量值序列：ii) 取，，获得第二组测量值序列：iii) 取，，获得第三组测量值序列：对点P的位移误差值进行辨识计算，获得A轴摆动的几何误差;Ⅱ. 工作台回转轴的几何误差测量辨识计算将垫块形检具经由磁力座固定在机床工作台上；将A、C轴处于0度初始位置；将球杆仪的测量球座经由刀柄固定在主轴上，将主轴移动到与C轴轴线重合，将此时的加工坐标系X、Y坐标置零，再移动X轴L距离；下降Z轴，使得测量球座吸附球头后与工作台平面接触，将此时的加工坐标系Z坐标设为测量球头的半径与工作台平面至A轴距离之和，从而在C轴轴线和A轴轴线的交点为原点建立测量坐标系；将球杆仪的测量球头经磁力底座固定在垫块形检具上，位于测量球座的Z轴负向处；下降Z轴，保证测量球头与C轴轴线的距离也为L，此时的测量球头球心即为点P，记录此时点P至A轴轴线的距离H；加工坐标系Z坐标；选择球杆仪的最短杆组件，根据其理论杆长D调整Z轴，使得测量球座与测量球头的距离为杆长D，并在测量球座与测量球头之间置入球杆仪，球杆仪与Z轴平行；使用五轴机床的RTCP运动功能，根据C轴回转范围确定测量角度序列，并在C轴每回转一角度后停止10秒，测量过程往返3次； 记录C轴回转角度序列的杆长变化值；改变L、H的组合值， 通过X、Y、Z方向分别至少各三次的测量，获得以下位移误差测量数据组序列：i) 取，，获得第一组测量值序列：ii) 取，，获得第一组测量值序列：iii) 取，，获得第一组测量值序列：对点P的位移误差值进行辨识计算，获得C轴回转的几何误差。