CN114952622B - 一种导轨直线误差的补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导轨直线误差的补偿方法，属于机床设备技术领域。它解决了现有的机床长时间的使用、导轨的磨损与变形等因素，都会使导轨的直线度误差增大，而加工后的工件表面会复制导轨的直线度误差等问题。本发明将工件装夹在机床的装夹组件上，刀具组件沿Y向来回运动，装夹组件沿X向滑来回运动，工件轴向与X向倾斜设置，采用修正后的刀具组件Y向进给量Y进行工件外圆补偿加工。本发明的优点在于相比于现有的误差补偿工艺，本发明将工件倾斜放置，使得刀具组件要沿Y向作插补运动才能加工工件，刀具组件运动过程中叠加直线度误差Δ作补偿运动。

Description

一种导轨直线误差的补偿方法

技术领域

本发明属于机床设备技术领域，涉及一种导轨直线误差的补偿方法。

背景技术

数控机床一般是由基础部分的床身、工作台、装夹工件的装夹组件、安装刀具的刀具组件、控制工件装夹组件的沿X向平移的进给机构、控制刀具组件的沿Y向平移的进给机构等主要部件组成。在外圆磨床、车床、加工中心等机床中，经常有加工工件外圆或直边的情形，刀具组件沿Y向位置不动，装夹组件沿X向移动使刀具与工件相对运动从而加工工件外圆或直边。

由于机床导轨在制造过程中不可避免地会产生直线度误差，该误差会直接影响工件加工的精度，很多情况下随着机床长时间的使用、导轨的磨损与变形等因素，都会使导轨的直线度误差增大，而加工后的工件表面会复制导轨的直线度误差。

为了提高工件加工精度，有一种导轨直线度误差的补偿方法出现，工件外圆加工完成后，连续测量N个单位长度内的工件外圆轴向直线度，得到N个单位长度内的直线度误差；将各直线度误差填入插补表内，电子齿轮将插补表数值与X向、Y向运动行程相叠加；工件二次补偿加工，工件沿X向运动过程中，刀具组件沿Y向作与上述直线度误差反向的运动来抵消误差，在此过程中，刀具组件沿Y向的运动方向是不断变化的正向运动、停止、反向运动、停止、正向运动，在正反向运动不断循环的过程中，由于惯性原因，很难准确控制Y向运动的准确性，从而造成直线度补偿减效或失效。

发明内容

本发明的目的是针对现有的机床加工过程中存在的上述问题，而提出了一种能够减小工件在加工平移过程中的直线度误差的补偿方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将工件装夹在机床的装夹组件上，刀具组件沿Y向来回运动，装夹组件沿X向滑来回运动，工件轴向与X向倾斜设置，得到工件轴向倾斜角度θ，确定工件和刀具组件的运动参数，工件长度L、工件X向运动距离X、刀具组件Y向进给量Y,从而求解出X向导轨、Y向导轨相对运动关系：

Y=L*cosθ*(tanθ)

Y=X*(tanθ)

步骤二：装夹工件，进行工件外圆加工；

步骤三：测量加工好的工件的外圆轴向直线度，得到工件外圆轴向直线度误差Δ，连续测量N个单位长度内的直线度，得到N个单位长度内的直线度误差Δ₁、Δ₂、Δ₃······Δ_n；

步骤四：计算得到步骤三中的直线度误差Δ换算到Y向的长度δ，δ=Δ/（cosθ），得到X向的N个单位长度内的直线度误差δ₁、δ₂、δ₃······δ_n；计算得到工件长度L沿X向的投影长度X，X= L*（cosθ），得到工件长度L沿X向的N个单位投影长度X₁、X₂、X₃······X_n；

步骤五：将步骤四中的δ、X填入插补表内，电子齿轮将插补表数值与Y向进给量Y相叠加，得到修正后的刀具组件Y向进给量Y=X*(tanθ)±δ；

步骤六：采用修正后的刀具组件Y向进给量Y进行工件外圆补偿加工。

在上述的一种导轨直线误差的补偿方法中，所述的机床包括设置在工作台上的X向导轨、Y向导轨，刀具组件设置在Y向导轨上，所述X向导轨上设有相对X向导轨倾斜设置的轴向导轨，装夹组件设置在轴向导轨上，以使工件轴向与X向倾斜，所述X向、Y向、轴向均为水平方向。

在上述的一种导轨直线误差的补偿方法中，所述的装夹组件包括头架、尾座，头架固定设置在轴向导轨上用于支承并带动工件旋转，尾座沿轴向滑动设置在轴向导轨上用于支承工件尾端。

在上述的一种导轨直线误差的补偿方法中，所述的刀具组件包括砂轮以及驱动砂轮转动的电机。

在上述的一种导轨直线误差的补偿方法中，所述的工作台上还设有用于驱动轴向导轨沿X向平移的第一驱动机构、用于驱动刀具组件沿Y向平移的第二驱动机构、用于驱动工件沿轴向旋转的第三驱动机构。

在上述的一种导轨直线误差的补偿方法中，所述的X向导轨上滑动设有一安装板，轴向导轨固定设置在该安装板上，所述安装板上设有一定位卡槽，轴向导轨固定卡设在该定位卡槽内。

在上述的一种导轨直线误差的补偿方法中，所述的轴向导轨与X向导轨之间的夹角为2°-20°。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、先按正常加工工艺对工件进行外圆加工，加工完成后，连续测量N个单位长度内的直线度，得到N个单位长度内的直线度误差Δ，第一驱动机构驱动工件沿X向运动时，第二驱动机构驱动刀具组件沿Y向作插补运动，刀具组件运动过程中叠加测量的直线度误差Δ，从而达到补偿直线误差的效果；

2、相比于现有的误差补偿工艺，本发明将工件倾斜放置，使得刀具组件要沿Y向作插补运动才能加工工件，刀具组件运动过程中叠加直线度误差Δ作补偿运动，刀具组件所作的运动是单向的，从原来的正反向循环运动改为单向运动，在单向运动过程中叠加加减速，即可达到补偿直线误差的效果，因为无需停止或反向运动，作用在刀具组件导轨上的力大大减小，使得补偿效果更加显著。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的背景技术中的加工机床结构示意图。

图中，1、工作台；2、X向导轨；3、Y向导轨；4、轴向导轨；5、工件装夹组件；6、刀具组件；7、第一驱动机构；8、第二驱动机构；9、第三驱动机构；10、安装板。

实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图3所示，加工工件的机床，包括床身、工作台1、装夹工件的装夹组件5、安装磨削刀具的刀具组件6，还包括设置在工作台1上的X向导轨2，装夹组件5设置在X向导轨2上，刀具组件6沿Y向的位置不动，装夹组件5沿X向移动使刀具与工件相对运动从而加工工件外圆。

如图1和图2所示，本发明所述的一种导轨直线误差的补偿方法，需要将工件轴向与X向倾斜设置，加工工件的机床包括床身、工作台1、装夹工件的装夹组件5、安装磨削刀具的刀具组件6，还包括设置在工作台1上的X向导轨2、Y向导轨3，刀具组件6设置在Y向导轨3上，所述X向导轨2上设有相对X向导轨2倾斜设置的轴向导轨4，装夹组件5设置在轴向导轨4上，以使工件轴向与X向倾斜，所述X向、Y向、轴向均为水平方向。

装夹组件5包括头架、尾座，头架固定设置在轴向导轨4上用于支承并带动工件旋转，尾座沿轴向滑动设置在轴向导轨4上用于支承工件尾端。所述的工作台1上还设有用于驱动轴向导轨4沿X向平移的第一驱动机构7、用于驱动刀具组件6沿Y向平移的第二驱动机构8、用于驱动工件沿轴向旋转的第三驱动机构9。刀具组件6包括砂轮以及驱动砂轮转动的电机。

X向导轨2上滑动设有一安装板10，轴向导轨4固定设置在该安装板10上，所述安装板10上设有一定位卡槽，轴向导轨4固定卡设在该定位卡槽内。所述的轴向导轨4与X向导轨2之间的夹角为2°-20°，该夹角为工件轴向倾斜角度θ。

本发明所述的一种导轨直线误差的补偿方法，包括如下步骤：

步骤一：将工件装夹在机床的装夹组件5上，刀具组件6沿Y向来回运动，装夹组件5沿X向滑来回运动，工件轴向与X向倾斜设置，得到工件轴向倾斜角度θ，确定工件和刀具组件6的运动参数，工件长度L、工件X向运动距离X、刀具组件6Y向进给量Y,从而求解出X向导轨2、Y向导轨3相对运动关系：

Y=L*cosθ*(tanθ)

Y=X*(tanθ)

步骤二：装夹工件，进行工件外圆加工；

步骤三：测量加工好的工件的外圆轴向直线度，得到工件外圆轴向直线度误差Δ，连续测量N个单位长度内的直线度，得到N个单位长度内的直线度误差Δ₁、Δ₂、Δ₃······Δ_n；

步骤四：计算得到步骤三中的直线度误差Δ换算到Y向的长度δ，δ=Δ/（cosθ），得到X向的N个单位长度内的直线度误差δ₁、δ₂、δ₃······δ_n；计算得到工件长度L沿X向的投影长度X，X= L*（cosθ），得到工件长度L沿X向的N个单位投影长度X₁、X₂、X₃······X_n；

步骤五：将步骤四中的δ、X填入插补表内，电子齿轮将插补表数值与Y向进给量Y相叠加，得到修正后的刀具组件6Y向进给量Y=X*(tanθ)±δ；

步骤六：采用修正后的刀具组件6Y向进给量Y进行工件外圆补偿加工。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将工件装夹在机床的装夹组件（5）上，刀具组件（6）沿Y向来回运动，装夹组件（5）沿X向滑来回运动，工件轴向与X向倾斜设置，得到工件轴向倾斜角度θ，确定工件和刀具组件（6）的运动参数，工件长度L、工件X向运动距离X、刀具组件（6）Y向进给量Y,从而求解出X向导轨（2）、Y向导轨（3）相对运动关系：

Y=L*（cosθ）*(tanθ)

Y=X*(tanθ)

步骤二：装夹工件，进行工件外圆加工；

步骤三：测量加工好的工件的外圆轴向直线度，得到工件外圆轴向直线度误差Δ，连续测量N个单位长度内的直线度，得到N个单位长度内的直线度误差Δ₁、Δ₂、Δ₃······Δ_n；

步骤四：计算得到步骤三中的直线度误差Δ换算到Y向的长度δ，δ=Δ/（cosθ），得到X向的N个单位长度内的直线度误差δ₁、δ₂、δ₃······δ_n；计算得到工件长度L沿X向的投影长度X，X= L*（cosθ），得到工件长度L沿X向的N个单位投影长度X₁、X₂、X₃······X_n；

步骤五：将步骤四中的δ、X填入插补表内，电子齿轮将插补表数值与Y向进给量Y相叠加，得到修正后的刀具组件（6）Y向进给量Y=X*(tanθ)±δ；

步骤六：采用修正后的刀具组件（6）Y向进给量Y进行工件外圆补偿加工。

2.根据权利要求1所述的一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，所述的机床包括设置在工作台（1）上的X向导轨（2）、Y向导轨（3），刀具组件（6）设置在Y向导轨（3）上，所述X向导轨（2）上设有相对X向导轨（2）倾斜设置的轴向导轨（4），装夹组件（5）设置在轴向导轨（4）上，以使工件轴向与X向倾斜，所述X向、Y向、轴向均为水平方向。

3.根据权利要求2所述的一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，所述的装夹组件（5）包括头架、尾座，头架固定设置在轴向导轨（4）上用于支承并带动工件旋转，尾座沿轴向滑动设置在轴向导轨（4）上用于支承工件尾端。

4.根据权利要求1所述的一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，所述的刀具组件（6）包括砂轮以及驱动砂轮转动的电机。

5.根据权利要求2所述的一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，所述的工作台（1）上还设有用于驱动轴向导轨（4）沿X向平移的第一驱动机构（7）、用于驱动刀具组件（6）沿Y向平移的第二驱动机构（8）、用于驱动工件沿轴向旋转的第三驱动机构（9）。

6.根据权利要求2所述的一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，所述的X向导轨（2）上滑动设有一安装板（10），轴向导轨（4）固定设置在该安装板（10）上，所述安装板（10）上设有一定位卡槽，轴向导轨（4）固定卡设在该定位卡槽内。

7.根据权利要求2所述的一种导轨直线误差的补偿方法，其特征在于，所述的轴向导轨（4）与X向导轨（2）之间的夹角为2°-20°。