CN101987424B - 数控机床主轴体的摆角校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数控机床主轴体的摆角校正方法，包括步骤：提供标准孔系平板，其上形成有中心孔，以中心孔为圆心，在其周围以一定半径并每隔一定旋转角度形成有多个小孔；将标准孔系平板置于数控机床的工作台面上，使主轴体旋转中心与标准孔系平板的中心孔相对准；旋转主轴体，每隔一定旋转角度测量并记录各孔段之间主轴体摆角与标准孔系平板上各小孔位置之间的误差值，所述旋转角度与各小孔位置之间的间隔角度相对应；将上述误差值换算成相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，使数控机床系统能根据所述误差补偿值来抵消主轴体在相应各摆角范围内的摆角误差。本发明通过采用以上技术改进，节省了大量费用和时间，保证了生产过程的有序进行。

Description

数控机床主轴体的摆角校正方法

技术领域

本发明涉及数控机床金属加工领域，具体来说，涉及一种数控机床主轴体的摆角校正方法。

背景技术

随着我国机械制造工业和金属加工工业的发展，对于数控机床的加工精度的要求越来越高，而数控机床所使用的其上安装有主轴的主轴体(如图1中101所示)由于需要对高速运转的主轴的位置进行频繁定位，因而其受使用时间的限制，是一个易损件，经常需要更换。

另一方面，主轴体更换以后在装配时还需要对主轴体在相应各摆角范围内的摆角误差进行校正工作，以保证其具有足够的定位精度。

如图2所示为图1中的主轴体101的近距离放大图，其中102为数控机床的滑枕，可以沿着竖直方向和前后方向作平滑移动；103为安装于主轴体101上的主轴，可以在主轴体101的定位下作高速旋转；104为数控机床的工作台面，其上固定有工件；105为数控机床的立柱，用于悬臂式支撑主轴体101和滑枕102，并可以相对于工作台面104沿着左右方向作平滑移动。

所述摆角是指数控机床的主轴体在各工作平面内围绕垂直于该工作平面的法线所转过的角度，在图2中显示为主轴体101围绕垂直于工作台面104的法线所转过的角度。

通常地，每当主轴体的摆角的精度无法满足生产要求时，就需要对主轴体进行更换。由于主轴体的更换原则上需要由供应商来完成，因此每次对主轴体的更换都需要花费昂贵的费用和大量的时间。另外，现有技术中由激光跟踪仪来对更换后的主轴体的摆角进行校正的过程比较繁琐，耗时较长且费用昂贵，这些缺点都给实际的生产过程带来了诸多不便。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种数控机床主轴体的摆角校正方法，减少了数控机床主轴体的更换次数，另外还简化了数控机床主轴体更换后的摆角校正的过程。

为解决上述问题，本发明提供一种数控机床主轴体的摆角校正方法，包括步骤：提供标准孔系平板，其上形成有中心孔，以中心孔为圆心，在其周围以一定半径并每隔一定旋转角度还形成有多个小孔；将标准孔系平板置于数控机床的工作台面上，使主轴体旋转中心与标准孔系平板的中心孔相对准；旋转主轴体，每隔一定旋转角度测量并记录各孔段之间主轴体摆角与标准孔系平板上各小孔位置之间的误差值，所述旋转角度与各小孔位置之间的间隔角度相对应；将上述误差值换算成相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，使数控机床系统能根据所述误差补偿值来抵消主轴体在相应各摆角范围内的摆角误差。

可选地，所述标准孔系平板上的多个小孔之间的旋转角度为相同的或不同的。

可选地，所述多个小孔之间的旋转角度为3°至8°。

可选地，所述标准孔系平板上的孔系为1个或多个。

可选地，所述标准孔系平板上同一孔系的多个小孔之间的旋转角度为相同的或不同的。

可选地，所述各小孔的孔径为相同的或者不同的。

可选地，所述校正过程的次数为1次或多次。

可选地，所述标准孔系平板的孔系半径为200～300mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过采用上述技术方案，可以对已产生误差的数控机床主轴体的摆角进行校正，减少对数控机床主轴体的更换次数。本发明还可以摒弃操作起来比较繁琐的激光跟踪仪，简化更换后的主轴体摆角的校正过程。本发明通过上述技术改进，节省了大量的生产费用和时间，保证了生产过程的有序进行。

另外，本发明可以根据实际的校正需要对标准孔系平板上孔系的数目、各小孔之间的旋转角度、各小孔的孔径进行灵活的配置，极大地丰富了数控机床的主轴体摆角在校正过程中的校正点，使校正手段十分多样。

附图说明

图1为现有技术的数控机床及其主轴体的示意图；

图2为现有技术的数控机床主轴体的近距离放大图；

图3为本发明的一个实施例的数控机床主轴体的摆角校正的方法流程示意图；

图4为本发明的一个实施例所形成的标准孔系平板的示意图；

图5为本发明的一个实施例所形成的标准孔系平板的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

图3为本发明的一个实施例的数控机床主轴体的摆角校正的方法流程示意图。如图3所示，包括：执行步骤S201，提供标准孔系平板，其上形成有中心孔，以中心孔为圆心，在其周围以一定半径并每隔一定旋转角度还形成有多个小孔；执行步骤S202，将标准孔系平板置于数控机床的工作台面上，使主轴体旋转中心与标准孔系平板的中心孔相对准；执行步骤S203，旋转主轴体，每隔一定旋转角度测量并记录各孔段之间主轴体摆角与标准孔系平板上各小孔位置之间的误差值，所述旋转角度与各小孔位置之间的间隔角度相对应；执行步骤S204，将上述误差值换算成相应各孔段之间的误差补偿值，使数控机床系统能根据所述误差补偿值来抵消主轴体在相应各摆角范围内的摆角误差。

图4为本发明的一个实施例所形成的标准孔系平板的示意图，图5为该实施例所形成的标准孔系平板的俯视图。如图4所示，提供平板，其上具有中心孔202，所述平板的材料可以为金属，优选为铝；所述平板的形状可以为矩形，优选为正方形。

在本实施例中，所述平板的长度×宽度可以为600×600mm，厚度可以为50mm。所述中心孔202的孔径可以为40mm，深度可以为25mm。

然后，以中心孔202为圆心，在其周围以一定半径204并每隔一定旋转角度206在平板上制作多个小孔208，形成标准孔系平板200，如图4和图5所示。

在本实施例中，所述标准孔系平板200上的孔系半径204可以为200～300mm，具体例如200mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm、270mm、280mm、290mm或300mm等，优选为250mm。在数控机床主轴体的摆角一定的情况下，较长的孔系半径使孔系圆周在各小孔208之间具有较长的弧长或弦长，能够方便后续测量各孔段之间主轴体摆角的位置与标准孔系平板200上各小孔208位置之间的误差值。

在本实施例中，所述标准孔系平板200上的多个小孔208之间的旋转角度206可以为相同的或不同的，各小孔208的孔径也可以为相同的或不同的。所述多个小孔208之间的旋转角度206可以为3°至8°，具体例如3°、4°、5°、6°、7°或8°等，优选为6°。所述各小孔208的孔径可以为10mm至14mm，具体例如10mm、11mm、12mm、13mm或14mm等，优选为12mm。另外，所述各小孔208的深度可以为15mm。

接着，将标准孔系平板200置于数控机床的工作台面上，使主轴体101的旋转中心与标准孔系平板200的中心孔202相对准，将中心孔202的圆心设置为数控机床的X-Y坐标体系的原点。

下一步，旋转主轴体101，每隔一定旋转角度测量并记录各孔段之间主轴体摆角与标准孔系平板200上各小孔208位置之间的误差值，所述旋转角度与各小孔208位置之间的间隔角度206相对应。

在本实施例中，所述主轴体101上固定有杠杆表表架，在表架上安装有杠杆表。杠杆表的表头触及标准孔系平板200上孔系圆周与各小孔208在同一方向相交的孔壁，上下移动杠杆表测量并记录各孔段之间主轴体摆角的位置与标准孔系平板200上各小孔208位置之间的误差值，所述旋转角度与各小孔208位置之间的间隔角度206相对应。

最后，利用函数关系 $\mathrm{\Δ\θ}=\arcsin \frac{\mathrm{\Δx}}{r}$ 将上述误差值换算成相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，其中，Δθ为相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，Δx为各孔段之间主轴体摆角的位置与标准孔系平板200上各小孔208位置之间的误差值，r为标准孔系平板200上由多个小孔208组成的圆环的半径204的值。于是数控机床系统能根据所述各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值来抵消主轴体在相应各摆角范围内的摆角误差。

在本发明中，上述主轴体的摆角校正过程也可以为多次，这只需不断地重复上述校正过程，直至数控机床的主轴体摆角的定位精度达到生产要求即可。

在本发明中，所述标准孔系平板上的孔系也可以为多个，如此能起到针对不同的校正需求，使用同一块标准孔系平板的作用，提高了标准孔系平板的利用率，节约了宝贵的生产资源。

在本发明中，在具有多个孔系的标准孔系平板上同一孔系的多个小孔之间的旋转角度可以为相同的或不同的，各小孔的孔径也可以为相同的或不同的。

在本发明中，不仅可以校正数控机床X-Y平面内主轴体C摆角的误差，还可以校正Y-Z平面内主轴体A摆角的误差和X-Z平面内主轴体B摆角的误差，这只需要通过改变标准孔系平板的相应的放置位置即可。

本发明通过采用以上技术方案，可以对已产生误差的数控机床主轴体的摆角进行校正，减少对数控机床主轴体的更换次数。本发明还可以摒弃操作起来比较繁琐的激光跟踪仪，简化更换后的主轴体摆角的校正过程。本发明通过上述技术改进，节省了大量的生产费用和时间，保证了生产过程的有序进行。

另外，本发明可以根据实际的校正需要对标准孔系平板上孔系的数目、各小孔之间的旋转角度、各小孔的孔径进行灵活的配置，极大地丰富了数控机床的主轴体摆角在校正过程中的校正点，使校正手段十分多样。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，包括步骤：

提供标准孔系平板，其上形成有中心孔，以中心孔为圆心，在其周围以一定半径并每隔一定旋转角度还形成有多个小孔；

将标准孔系平板置于数控机床的工作台面上，使主轴体旋转中心与标准孔系平板的中心孔相对准；

旋转主轴体，每隔一定旋转角度测量并记录各孔段之间主轴体摆角与标准孔系平板上各小孔位置之间的误差值，所述主轴体的旋转角度与各小孔位置之间的旋转角度相对应；

将上述误差值换算成相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，使数控机床系统能根据所述误差补偿值来抵消主轴体在相应各摆角范围内的摆角误差，

其中，利用函数关系

将上述误差值换算成相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，其中，Δθ为相应各孔段之间的主轴体摆角的误差补偿值，Δx为各孔段之间主轴体摆角的位置与标准孔系平板上各小孔位置之间的误差值，r为标准孔系平板上由多个小孔组成的圆环的半径的值。

2.根据权利要求1所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述标准孔系平板上的多个小孔之间的旋转角度为相同的或不同的。

3.根据权利要求2所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述多个小孔之间的旋转角度为3°至8°。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述标准孔系平板上的孔系为1个或多个。

5.根据权利要求4所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述标准孔系平板上同一孔系的多个小孔之间的旋转角度为相同的或不同的。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述各小孔的孔径为相同的或者不同的。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述校正过程的次数为1次或多次。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床主轴体的摆角校正方法，其特征在于，所述标准孔系平板的孔系半径为200～300mm。

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