CN106950918A - 一种用于在数控机床上ac摆角误差补偿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，包括以下步骤：步骤一：通过在数控机床上安装校验块，所述数控机床的坐标系为X、Y、Z；步骤二：通过数控机床上在校验块上加工X‑平面、Y‑平面和Z平面；步骤三：通过探头分别测量数控机床上机床摆角在校验块的X‑平面、Y‑平面和Z平面上误差：步骤四：根据步骤三中得出的误差值对加床运行时X、Y、Z坐标的误差进行补偿。本发明通过对校验块进行测量与补偿的误差是机床当前加工状态下的综合误差，能够对机床AC摆角误差起到更好的补偿，保证产品位置精度，操作简单，通用性强，无需借助其它的工具软件来计算，效率极高，产品位置精度高。
Description
技术领域
本发明属于机床加工技术领域，尤其涉及一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法。
背景技术
现代机械制造技术正朝着高效、高质、高精度、高集成和高智能方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向，并成为提高国际竞争能力的关键技术，由于在机床的各种误差源中，热误差以及几何误差占70％以上，故减少这两项误差对于提高机床的整体精度具有十分重要意义，目前，提高机床精度的方法主要分为误差避免法和误差补偿法，前者主要靠通过机床的制造、安装等方法来保证，且经济上的代价是巨大的；后者主要通过人为的造成一种新的误差来抵消原始误差，从而达到提高精度的目的，因此，误差补偿法是一种经济有效的方法，。
特别是在航空制造业中，飞机结构件形状复杂，位置精度要求高，加工部位多，通常采用高档五轴联动数控机床进行加工，由于AC摆角数控机床，如图1所示，摆角结构紧凑，摆角范围大：A轴可达±110°、C轴可达±360°，常用于大型复杂飞机结构件的空间尺寸加工，如空间曲面，空间制孔等，给加工带来了极大的便利。
专利号为CN105404237A ,申请日为2015-11-10，公开了一种基于空间网格补偿方式的数控机床空间误差建模方法，主要包括以下步骤：第一步，根据机床类型，基于多体系统理论，运用齐次坐标变换方法，建立三轴数控机床空间误差的通用模型；第二步，对模型中的21项几何误差元素，采用激光干涉仪进行测量，并建模；第三步，对数控机床空间误差进行补偿。
上述专利通过综合了静态几何误差和动态热误差建模的两种方法，将综合模型表达式组合分离为独立的位置影响项和温度影响项，位置误差影响项采取空间网格补偿列表形式，温度误差影响项采取实时采集的形式，由此实现综合补偿。但是上述专利的两种方法都未考虑由于机床本身零部件的制造精度、装配误差以及加工过程中的热膨胀、变形误差的因素，当零件加工精度要求较高和机床主轴摆角幅度较大时，上述两种补偿方法都难以满足零件的加工精度，会造成产品位置精度超差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，此方法通过数控机床主轴在AC摆角的状态下对校验块进行测量与补偿的误差，能够对机床主轴摆角误差起到更好的补偿，保证产品位置精度，且操作简单，通用性强，无需借助其它的工具软件来计算，效率极高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1、一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，包括以下步骤：
步骤一：在数控机床上安装校验块，所述数控机床的坐标系为X、Y、Z；
步骤二：在数控机床上在校验块上加工出3个基准平面，所述3个基准平面分别为X-平面、Y-平面和Z平面；
步骤三：借助探头分别测量数控机床上机床摆角在校验块的X-平面、Y-平面和Z平面上误差：
（1）机床摆角的X坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，X-平面的X坐标的基准值为X0；
机床摆角为：A-90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X1，X坐标的误差值为ΔX1=X1-X0；
机床摆角为：A90°、C-90°，X-平面的X坐标基准值为X2，X坐标的误差值为ΔX2=X2-X0；
机床摆角：A90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X3，X坐标的误差值为ΔX3=X3-X0；
（2）机床摆角的Y坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Y-平面Y坐标的基准值为Y0；
机床摆角为：A90°、C-90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y1，Y坐标的误差值为ΔY1=Y1-Y0；
机床摆角为：A90°、C0°，Y-平面的Y坐标基准值为Y2，Y坐标的误差值为ΔY2=Y2-Y0；
机床摆角为：A90°、C90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y3，Y坐标的误差值为ΔY3=Y3-Y0；
（3）机床摆角的Z坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Z平面Z坐标的基准值为Z0；
机床摆角为：A90°、C0°，Z平面的Z坐标基准值为Z1，Z坐标的误差值为ΔZ1=Z1-Z0；
机床摆角为：A-90°、C0°，Z平面的Z坐标基准值为Z2，Z坐标的误差值为ΔZ2=Z2-Z0；
步骤四：根据步骤三中得出的误差值对加床运行时X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
所述校验块为待加工零件的毛坯余料。
所述校验块独立安装在数控机床加工区域外。
所述X-平面、Y-平面和Z平面的表面粗糙度均为3.2微米。
所述探头采用球头形探测装置。
采用本发明的优点在于。
1、通过对校验块进行测量与补偿的误差是机床当前加工状态下的综合误差，能够对机床AC摆角误差起到更好的补偿，保证产品位置精度，操作简单，通用性强，无需借助其它的工具软件来计算，效率极高，产品位置精度高，且通过校验块是在当前加工状态下加工的，保证了校验基准与当前机床状态的一致性。
2、通过将待加工零件的毛坯余料加工成校验块，增加测量校验块摆角误差的精度，同时节约成本。
3、通过数控机床加工区域外独立安装校验块，方便机床加工一段时间后通过独立校验块进行校正，随时保证测量校验块摆角误差的精度，避免重新加工校验块带来的麻烦，节约时间，增加加工效率。
4、通过表面粗糙度为3.2微米的基准平面，增加测量校验块摆角误差的准确性，同时减少探头在测量基准平面时与校验块接触造成的损伤。
5、通过探头采用球头形探测装置，测量精度高，测量精度达到0.01mm，可以给出机床的任意方向误差值。
附图说明
图1为数控机床AC摆角示意图。
图2为校验块加工的三个基准面示意图。
图3为校验块X-面上机床摆角（A0°、C0°）的示意图。
图4为校验块X-面上机床摆角（A-90°、C0°）的示意图。
图5为校验块X-面上机床摆角（A90°、C-90°）的示意图。
图6为校验块X-面上机床摆角（A90°、C0°）的示意图。
图7为校验块Y-面上机床摆角（A0°、C0°）的示意图。
图8为校验块Y-面上机床摆角（A90°、C-90°）的示意图。
图9为校验块Y-面上机床摆角（A90°、C0°）的示意图。
图10为校验块Y-面上机床摆角（A90°、C90°）的示意图。
图11为校验块Z面上机床摆角（A0°、C0°）的示意图。
图12为校验块Z面上机床摆角（A90°、C0°）的示意图。
图13为校验块Z面上机床摆角（A-90°、C0°）的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1-13所示，1、一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在数控机床上安装校验块，所述数控机床的坐标系为X、Y、Z；
步骤二：在数控机床上在校验块上加工出3个基准平面，所述3个基准平面分别为X-平面、Y-平面和Z平面；
步骤三：借助探头分别测量数控机床上机床摆角在校验块的X-平面、Y-平面和Z平面上误差：
（1）机床摆角的X坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，X-平面的X坐标的基准值为X0；
机床摆角为：A-90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X1，X坐标的误差值为ΔX1=X1-X0；
机床摆角为：A90°、C-90°，X-平面的X坐标基准值为X2，X坐标的误差值为ΔX2=X2-X0；
机床摆角：A90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X3，X坐标的误差值为ΔX3=X3-X0；
（2）机床摆角的Y坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Y-平面Y坐标的基准值为Y0；
机床摆角为：A90°、C-90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y1，Y坐标的误差值为ΔY1=Y1-Y0；
机床摆角为：A90°、C0°，Y-平面的Y坐标基准值为Y2，Y坐标的误差值为ΔY2=Y2-Y0；
机床摆角为：A90°、C90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y3，Y坐标的误差值为ΔY3=Y3-Y0；
（3）机床摆角的Z坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Z平面Z坐标的基准值为Z0；
机床摆角为：A90°、C0°，Z平面的Z坐标基准值为Z1，Z坐标的误差值为ΔZ1=Z1-Z0；
机床摆角为：A-90°、C0，Z平面的Z坐标基准值为Z2，Z坐标的误差值为ΔZ2=Z2-Z0；
步骤四：根据步骤三中得出的误差值对加床运行时X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
第一步，确定校验块的位置、大小，所述的校验块的位置应保证在加工过程中与机床的运动不干涉，且四周应预留足够的空间供刀具加工和探头测量，所述的校验块应保证在当前机床坐标系的X、Y、Z三个方向上都能加工出足够大的基准平面供探头测量，校验块的大小根据需要确定；
第二步，校验块加工，在当前工步的加工坐标系下按平面的法线方向加工出校验块X-平面、Y-平面、Z平面3个基准平面，所述的校验块加工完后的形状可以是棱柱或其它几何体，所述的3个表面应保证探头能方便的测量；
第三步，机床摆角误差测量，为保证补偿的精度，机床误差测量应在机床当前加工状态下进行，如下：
X坐标误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量X-平面的X坐标的基准值，记录为X0；在机床摆角（A-90°，C0°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X1；在机床摆角（A90°，C-90°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X2；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X3。则机床在（A-90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX1=X1-X0；在（A90°，C-90°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX2=X2-X0；在（A90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX3=X3-X0。
Y坐标摆角误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量Y-(或Y+)平面的Y坐标的基准值，记录为Y0；在机床摆角（A90°，C-90°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y1；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y2。在机床摆角（A90°，C90°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y3。则机床在（A90°，C-90°）摆角状态下Y坐标的误差为ΔY1=Y1-Y0；在（A90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔY2=Y2-Y0；在（A90°，C90°）摆角状态下X坐标的误差为ΔY3=Y3-X0。
Z坐标摆角误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量Z平面的Z坐标的基准值，记录为Z0；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量Z平面的Z坐标值，记录为Z1；在机床摆角（A-90°，C0°）状态下利用探头测量Z平面的Z坐标值，记录为Z2。则机床在（A90°，C0°）摆角状态下Z坐标的误差为ΔZ1=Z1-Z0；在（A-90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔZ2=Z2-Z0。
4）机床摆角误差补偿
在当前加工状态下，按加床加工的摆角状态，根据需要选择X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
列如，机床摆角（A0°，C0°）状态下探头检测X-平面的X坐标值X0为30，在摆角为（A-90°、C0°），X-平面的X坐标基准值X1为30.02，说明两种状态下X坐标误差为0.02，因为机床的基准状态为A0°、C0°，因此当机床在A-90°、C0°状态下加工时，ΔX1=X1-X0=0.02，需对机床X坐标进行补偿0.02，可以通过在数控编程的程序中将加工轴上的理论坐标值增加或者减小ΔX1（0.02），从而消除ΔX1（0.02）的误差，也可以通过机械调整数控机床的加工轴的坐标系的位置，移动ΔX1（0.02）距离的位移，从而消除ΔX1（0.02）的误差；在摆角为（A90°、C-90°），X-平面的X坐标基准值为30.05，说明两种状态下X坐标误差为0.05，因此当机床在A90°、C-90°状态下加工时，ΔX2=X2-X0=0.05，需对机床X坐标进行补偿0.05；在摆角为（A90°、C0°），X-平面的X坐标值X3为29.4，说明两种状态下X坐标误差为-0.06，因此当机床在A90°、C0°状态下加工时，ΔX3=X3-X0=-0.06，需对机床X坐标进行补偿-0.06，通过对校验块进行测量与补偿的误差是机床当前加工状态下的综合误差，能够对机床AC摆角误差起到更好的补偿，保证产品位置精度，操作简单，通用性强，无需借助其它的工具软件来计算，效率极高，产品位置精度高，且通过校验块是在当前加工状态下加工的，保证了校验基准与当前机床状态的一致性，相对于机床摆角静态误差检测的补偿方法。
实施例2
如图1-13所示，1、一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在数控机床上安装校验块，所述数控机床的坐标系为X、Y、Z；
步骤二：在数控机床上在校验块上加工出3个基准平面，所述3个基准平面分别为X-平面、Z平面和Z平面；
步骤三：借助探头分别测量数控机床上机床摆角在校验块的X-平面、Y-平面和Z平面上误差：
（1）机床摆角的X坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，X-平面的X坐标的基准值为X0；
机床摆角为：A-90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X1，X坐标的误差值为ΔX1=X1-X0；
机床摆角为：A90°、C-90°，X-平面的X坐标基准值为X2，X坐标的误差值为ΔX2=X2-X0；
机床摆角：A90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X3，X坐标的误差值为ΔX3=X3-X0；
（2）机床摆角的Y坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Y-平面Y坐标的基准值为Y0；
机床摆角为：A90°、C-90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y1，Y坐标的误差值为ΔY1=Y1-Y0；
机床摆角为：A90°、C0°，Y-平面的Y坐标基准值为Y2，Y坐标的误差值为ΔY2=Y2-Y0；
机床摆角为：A90°、C90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y3，Y坐标的误差值为ΔY3=Y3-Y0；
（3）机床摆角的Z坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Z平面Z坐标的基准值为Z0；
机床摆角为：A90°、C0°，Z平面的Z坐标基准值为Z1，Z坐标的误差值为ΔZ1=Z1-Z0；
机床摆角为：A-90°、C0，Z平面的Z坐标基准值为Z2，Z坐标的误差值为ΔZ2=Z2-Z0；
步骤四：根据步骤三中得出的误差值对加床运行时X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
所述校验块为待加工零件的毛坯余料。
所述校验块独立安装在数控机床加工区域外。
第一步，确定校验块的位置、大小，所述的校验块的位置应保证在加工过程中与机床的运动不干涉，且四周应预留足够的空间供刀具加工和探头测量，所述的校验块应保证在当前机床坐标系的X、Y、Z三个方向上都能加工出足够大的基准平面供探头测量，校验块的大小根据需要确定；
第二步，校验块加工，在当前工步的加工坐标系下按平面的法线方向加工出校验块X-平面、Y-平面、Z平面3个基准平面，所述的校验块加工完后的形状可以是棱柱或其它几何体，所述的3个表面应保证探头能方便的测量；
第三步，机床摆角误差测量，为保证补偿的精度，机床误差测量应在机床当前加工状态下进行，如下：
X坐标误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量X-平面的X坐标的基准值，记录为X0；在机床摆角（A-90°，C0°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X1；在机床摆角（A90°，C-90°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X2；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X3。则机床在（A-90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX1=X1-X0；在（A90°，C-90°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX2=X2-X0；在（A90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX3=X3-X0。
Y坐标摆角误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量Y-(或Y+)平面的Y坐标的基准值，记录为Y0；在机床摆角（A90°，C-90°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y1；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y2。在机床摆角（A90°，C90°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y3。则机床在（A90°，C-90°）摆角状态下Y坐标的误差为ΔY1=Y1-Y0；在（A90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔY2=Y2-Y0；在（A90°，C90°）摆角状态下X坐标的误差为ΔY3=Y3-X0。
Z坐标摆角误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量Z平面的Z坐标的基准值，记录为Z0；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量Z平面的Z坐标值，记录为Z1；在机床摆角（A-90°，C0°）状态下利用探头测量Z平面的Z坐标值，记录为Z2。则机床在（A90°，C0°）摆角状态下Z坐标的误差为ΔZ1=Z1-Z0；在（A-90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔZ2=Z2-Z0。
第四步，机床摆角误差补偿，在当前加工状态下，按加床加工的摆角状态，根据需要选择X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
列如，机床摆角（A0°，C0°）状态下探头检测Y-平面的Y坐标值Y0为40，在摆角为（A90°、C-90°），Y-平面的Y坐标基准值Y1为40.03，说明两种状态下Y坐标误差为0.03，因为机床的基准状态为(A0°、C0°)，因此当机床在A90°、C-90°状态下加工时，ΔY1=Y1-Y0=0.03，需对机床Y坐标进行补偿0.03，可以通过在数控编程的程序中将加工轴上的理论坐标值增加或者减小ΔY1（0.03），从而消除ΔY1（0.03）的误差，也可以通过机械调整数控机床加工轴的坐标系的位置，移动ΔY1（0.03）距离的位移，从而消除ΔY1（0.03）的误差；在摆角为（A90°、C0°），Y-平面的Y坐标基准值为40.07，说明两种状态下Y坐标误差为0.07，因此当机床在(A90°、C0°)状态下加工时，ΔY2=Y2-Y0=0.07，需对机床Y坐标进行补偿0.07；在摆角为（A90°、C90°），Y-平面的Y坐标值Y3为39.8，说明两种状态下Y坐标误差为-0.02，因此当机床在A90°、C90°状态下加工时，ΔY3=Y3-Y0=-0.02，需对机床Y坐标进行补偿-0.0Y，通过对校验块进行测量与补偿的误差是机床当前加工状态下的综合误差，能够对机床AC摆角误差起到更好的补偿，保证产品位置精度，操作简单，通用性强，无需借助其它的工具软件来计算，效率极高，产品位置精度高，且通过校验块是在当前加工状态下加工的，保证了校验基准与当前机床状态的一致性，相对于机床摆角静态误差检测的补偿方法。
利用待加工零件的毛坯余料加工成校验块的3个基准平面，分别为X-平面、Y-平面和Z平面，通过将待加工零件的毛坯余料加工成校验块，增加测量校验块摆角误差的精度，同时节约成本。
通过数控机床加工区域外独立安装校验块，方便机床加工一段时间后通过独立校验块进行校正，随时保证测量校验块摆角误差的精度，避免重新加工校验块带来的麻烦，节约时间，增加加工效率。
实施例3
如图1-13所示，1、一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在数控机床上安装校验块，所述数控机床的坐标系为X、Y、Z；
步骤二：在数控机床上在校验块上加工出3个基准平面，所述3个基准平面分别为X-平面、Y-平面和Z平面；
步骤三：借助探头分别测量数控机床上机床摆角在校验块的X-平面、Y-平面和Z平面上误差：
（1）机床摆角的X坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，X-平面的X坐标的基准值为X0；
机床摆角为：A-90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X1，X坐标的误差值为ΔX1=X1-X0；
机床摆角为：A90°、C-90°，X-平面的X坐标基准值为X2，X坐标的误差值为ΔX2=X2-X0；
机床摆角：A90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X3，X坐标的误差值为ΔX3=X3-X0；
（2）机床摆角的Y坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Y-平面Y坐标的基准值为Y0；
机床摆角为：A90°、C-90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y1，Y坐标的误差值为ΔY1=Y1-Y0；
机床摆角为：A90°、C0°，Y-平面的Y坐标基准值为Y2，Y坐标的误差值为ΔY2=Y2-Y0；
机床摆角为：A90°、C90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y3，Y坐标的误差值为ΔY3=Y3-Y0；
（3）机床摆角的Z坐标系误差测量
机床摆角为：A0°、C0°，Z平面Z坐标的基准值为Z0；
机床摆角为：A90°、C0°，Z平面的Z坐标基准值为Z1，Z坐标的误差值为ΔZ1=Z1-Z0；
机床摆角为：A-90°、C0，Z平面的Z坐标基准值为Z2，Z坐标的误差值为ΔZ2=Z2-Z0；
步骤四：根据步骤三中得出的误差值对加床运行时X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
所述校验块为待加工零件的毛坯余料。
所述校验块独立安装在数控机床加工区域外。
所述X-平面、Y-平面和Z平面的表面粗糙度均为3.2微米。
所述探头采用球头形探测装置。
第一步，确定校验块的位置、大小，所述的校验块的位置应保证在加工过程中与机床的运动不干涉，且四周应预留足够的空间供刀具加工和探头测量，所述的校验块应保证在当前机床坐标系的X、Y、Z三个方向上都能加工出足够大的基准平面供探头测量，校验块的大小根据需要确定；
第二步，校验块加工，在当前工步的加工坐标系下按平面的法线方向加工出校验块X-平面、Y-平面、Z平面3个基准平面，所述的校验块加工完后的形状可以是棱柱或其它几何体，所述的3个表面应保证探头能方便的测量；
第三步，机床摆角误差测量，为保证补偿的精度，机床误差测量应在机床当前加工状态下进行，如下：
X坐标误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量X-平面的X坐标的基准值，记录为X0；在机床摆角（A-90°，C0°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X1；在机床摆角（A90°，C-90°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X2；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量X-平面的X坐标值，记录为X3。则机床在（A-90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX1=X1-X0；在（A90°，C-90°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX2=X2-X0；在（A90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔX3=X3-X0。
Y坐标摆角误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量Y-(或Y+)平面的Y坐标的基准值，记录为Y0；在机床摆角（A90°，C-90°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y1；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y2。在机床摆角（A90°，C90°）状态下利用探头测量Y-平面的Y坐标值，记录为Y3。则机床在（A90°，C-90°）摆角状态下Y坐标的误差为ΔY1=Y1-Y0；在（A90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔY2=Y2-Y0；在（A90°，C90°）摆角状态下X坐标的误差为ΔY3=Y3-X0。
Z坐标摆角误差测量
在机床摆角（A0°，C0°）状态下，利用探头测量Z平面的Z坐标的基准值，记录为Z0；在机床摆角（A90°，C0°）状态下利用探头测量Z平面的Z坐标值，记录为Z1；在机床摆角（A-90°，C0°）状态下利用探头测量Z平面的Z坐标值，记录为Z2。则机床在（A90°，C0°）摆角状态下Z坐标的误差为ΔZ1=Z1-Z0；在（A-90°，C0°）摆角状态下X坐标的误差为ΔZ2=Z2-Z0。
第四步，机床摆角误差补偿，在当前加工状态下，按加床加工的摆角状态，根据需要选择X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
列如，机床摆角（A0°，C0°）状态下探头检测Z平面的Z坐标值Z0为50，在摆角为（A90°、C0°），Z平面的Z坐标基准值Z1为50.04，说明两种状态下Z坐标误差为0.04，因为机床的基准状态为(A0°、C0°)，因此当机床在A90°、C0°状态下加工时，ΔZ1=Z1-Z0=0.04，需对机床Y坐标进行补偿0.04，可以通过在数控编程的程序中将加工轴上理论坐标系的坐标值增加或者减小ΔZ1（0.04），从而消除ΔZ1（0.04）的误差，也可以通过机械调整数控机床加工轴的坐标系的位置，移动ΔZ1（0.04）距离的位移，从而消除ΔZ1（0.04）的误差；在摆角为（A-90°、C0°），Z平面的Z坐标基准值为49.5，说明两种状态下Y坐标误差为-0.05，因此当机床在(A-90°、C0°)状态下加工时，ΔZ2=Z2-Y0=-0.05，需对机床Z坐标进行补偿-0.05，通过对校验块进行测量与补偿的误差是机床当前加工状态下的综合误差，能够对机床AC摆角误差起到更好的补偿，保证产品位置精度，操作简单，通用性强，无需借助其它的工具软件来计算，效率极高，产品位置精度高，且通过校验块是在当前加工状态下加工的，保证了校验基准与当前机床状态的一致性，相对于机床摆角静态误差检测的补偿方法。
利用待加工零件的毛坯余料加工成校验块的3个基准平面，分别为X-平面、Y-平面和Z平面，通过将待加工零件的毛坯余料加工成校验块，增加测量校验块摆角误差的精度，同时节约成本。
通过数控机床加工区域外独立安装校验块，方便机床加工一段时间后通过独立校验块进行校正，随时保证测量校验块摆角误差的精度，避免重新加工校验块带来的麻烦，节约时间，增加加工效率。
将校验块通过数控机床加工出3个基准平面，分别为X-平面、Y-平面和Z平面，加工的表面粗糙度为3.2微米，增加测量校验块摆角误差的准确性，同时减少探头在测量基准平面时与校验块接触造成的损伤。
通过探头采用球头形探测装置，测量精度高，测量精度达到0.01mm，可以给出机床的任意方向误差值。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在数控机床上安装校验块，所述数控机床的坐标系为X、Y、Z；
步骤二：在数控机床上在校验块上加工出3个基准平面，所述3个基准平面分别为X-平面、Y-平面和Z平面；
步骤三：借助探头分别测量数控机床上机床摆角在校验块的X-平面、Y-平面和Z平面上误差：
（1）机床摆角的X坐标系误差的测量
机床摆角为：A0°、C0°，X-平面的X坐标的基准值为X0；
机床摆角为：A-90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X1，X坐标的误差值为ΔX1=X1-X0；
机床摆角为：A90°、C-90°，X-平面的X坐标基准值为X2，X坐标的误差值为ΔX2=X2-X0；
机床摆角：A90°、C0°，X-平面的X坐标基准值为X3，X坐标的误差值为ΔX3=X3-X0；
（2）机床摆角的Y坐标系误差的测量
机床摆角为：A0°、C0°，Y-平面Y坐标的基准值为Y0；
机床摆角为：A90°、C-90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y1，Y坐标的误差值为ΔY1=Y1-Y0；
机床摆角为：A90°、C0°，Y-平面的Y坐标基准值为Y2，Y坐标的误差值为ΔY2=Y2-Y0；
机床摆角为：A90°、C90°，Y-平面的Y坐标基准值为Y3，Y坐标的误差值为ΔY3=Y3-Y0；
（3）机床摆角的Z坐标系误差的测量
机床摆角为：A0°、C0°，Z平面Z坐标的基准值为Z0；
机床摆角为：A90°、C0°，Z平面的Z坐标基准值为Z1，Z坐标的误差值为ΔZ1=Z1-Z0；
机床摆角为：A-90°、C0，Z平面的Z坐标基准值为Z2，Z坐标的误差值为ΔZ2=Z2-Z0；
步骤四：根据步骤三中得出的误差值对加床运行时X、Y、Z坐标的误差进行补偿。
2.如权利要求1所述的一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：所述校验块为待加工零件的毛坯余料。
3.如权利要求1所述的一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：所述校验块独立安装在数控机床加工区域外。
4.如权利要求1所述的一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：所述X-平面、Y-平面和Z平面的表面粗糙度均为3.2微米。
5.如权利要求1所述的一种用于在数控机床上AC摆角误差补偿的方法，其特征在于：所述探头采用球头形探测装置。
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|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107717219A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-23 | 上海航天精密机械研究所 | 五轴三维激光切割机rtcp精度误差补偿方法 |
| CN109283890A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-29 | 陕西海力特精密机械有限公司 | 数控机床托板热误差自动补偿装置 |
| CN110103075A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-08-09 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 调整多轴数控机床精度偏差的方法及其工装 |
| CN111408736A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-14 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 摆角度加工方法和装置 |
| CN112008491A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-12-01 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于测头的ca型五轴数控机床rtcp精度标定方法 |
| CN113110293A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种数控加工b轴误差探头补偿方法 |
| CN113369997A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-10 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种数控机床摆角精度校验方法 |
| CN114063559A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-02-18 | 富曜半导体(昆山)有限公司 | 一种五轴数控机床精度验证方法 |
| CN114406803A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种加工中心机床零点恢复及校准装置及其使用方法 |
| CN114460903A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-10 | 泉州华中科技大学智能制造研究院 | 基于五轴联动机床的异形注塑件合模线加工方法及装置 |
| CN114749993A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-15 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 一种用于五轴加工中控制五轴摆角角度误差的方法 |
| CN116394068A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种自动测量五轴联动数控机床ac轴零点定位精度的方法 |
| CN116400642A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040130689A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-08 | Alexander Starikov | Defect compensation of lithography on non-planar surface |
| CN101987424A (zh) * | 2009-07-30 | 2011-03-23 | 中国商用飞机有限责任公司 | 数控机床主轴体的摆角校正方法 |
| CN103809513A (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-21 | 沈阳高精数控技术有限公司 | 一种ca摆头结构五轴机床误差的校验方法 |
| CN104162808A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-11-26 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 数控铣床摆角精度检测方法 |
| JP2016085650A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | ブラザー工業株式会社 | 数値制御装置と制御方法 |
-
2017
- 2017-03-15 CN CN201710152920.9A patent/CN106950918B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040130689A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-08 | Alexander Starikov | Defect compensation of lithography on non-planar surface |
| CN101987424A (zh) * | 2009-07-30 | 2011-03-23 | 中国商用飞机有限责任公司 | 数控机床主轴体的摆角校正方法 |
| CN103809513A (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-21 | 沈阳高精数控技术有限公司 | 一种ca摆头结构五轴机床误差的校验方法 |
| CN104162808A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-11-26 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 数控铣床摆角精度检测方法 |
| JP2016085650A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | ブラザー工業株式会社 | 数値制御装置と制御方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 于春明 等: ""双摆角铣头几何精度检测及五轴补偿"", 《制造技术与机床》 * |
| 范晋伟 等: ""带摆角头五轴数控机床几何误差建模及补偿方法研究"", 《机械设计与制造》 * |
| 高秀峰 等: ""立式双摆角铣头几何误差数学建模与解耦研究"", 《制造技术与机床》 * |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107717219A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-23 | 上海航天精密机械研究所 | 五轴三维激光切割机rtcp精度误差补偿方法 |
| CN110103075A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-08-09 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 调整多轴数控机床精度偏差的方法及其工装 |
| CN109283890B (zh) * | 2018-11-20 | 2023-11-03 | 东莞市义信精密模具科技有限公司 | 数控机床托板热误差自动补偿装置 |
| CN109283890A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-29 | 陕西海力特精密机械有限公司 | 数控机床托板热误差自动补偿装置 |
| CN111408736A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-14 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 摆角度加工方法和装置 |
| CN111408736B (zh) * | 2020-04-30 | 2024-04-16 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 摆角度加工方法和装置 |
| CN112008491A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-12-01 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于测头的ca型五轴数控机床rtcp精度标定方法 |
| CN112008491B (zh) * | 2020-07-29 | 2021-07-02 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于测头的ca型五轴数控机床rtcp精度标定方法 |
| CN113110293A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种数控加工b轴误差探头补偿方法 |
| CN113369997A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-10 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种数控机床摆角精度校验方法 |
| CN114063559A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-02-18 | 富曜半导体(昆山)有限公司 | 一种五轴数控机床精度验证方法 |
| CN114460903A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-10 | 泉州华中科技大学智能制造研究院 | 基于五轴联动机床的异形注塑件合模线加工方法及装置 |
| CN114460903B (zh) * | 2022-01-14 | 2022-12-27 | 泉州华中科技大学智能制造研究院 | 基于五轴联动机床的异形注塑件合模线加工方法及装置 |
| CN114406803B (zh) * | 2022-01-17 | 2023-11-21 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种加工中心机床零点恢复及校准装置及其使用方法 |
| CN114406803A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种加工中心机床零点恢复及校准装置及其使用方法 |
| CN114749993A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-15 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 一种用于五轴加工中控制五轴摆角角度误差的方法 |
| CN116394068A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种自动测量五轴联动数控机床ac轴零点定位精度的方法 |
| CN116400642A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN116394068B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-09-29 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种自动测量五轴联动数控机床ac轴零点定位精度的方法 |
| CN116400642B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-10-03 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
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