RU2571984C1 - Method of adjustment of multipurpose machine for five-axis machining - Google Patents
Method of adjustment of multipurpose machine for five-axis machining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571984C1 RU2571984C1 RU2014122511/02A RU2014122511A RU2571984C1 RU 2571984 C1 RU2571984 C1 RU 2571984C1 RU 2014122511/02 A RU2014122511/02 A RU 2014122511/02A RU 2014122511 A RU2014122511 A RU 2014122511A RU 2571984 C1 RU2571984 C1 RU 2571984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- rotation
- axes
- coordinates
- axis
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 13
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000020347 spindle assembly Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в многоцелевых станках, используемых для пятикоординатной обработки, с целью повышения точности настройки станка.The invention relates to machine tool industry and can be used in multi-purpose machines used for five-coordinate processing, in order to improve the accuracy of the machine settings.
Известен способ автоматической ориентации в пространстве исполнительного органа машины с ЧПУ, включающий перемещение упомянутого органа поочередно в направлении соответствующих координатных осей до бесконтактного взаимодействия с элементами оптической отсчетной системы, имеющими определенное положение в системе координат машины, и установку исполнительного органа в заданное положение в системе координат с учетом измеренных значений перемещения. С целью повышения точности и производительности процесса ориентации первоначально осуществляют перемещение исполнительного органа перпендикулярно к дополнительно сформированному плоскому пучку излучения, параллельному одной из координатных осей, до пересечения с ним и используют измеренное значение упомянутого перемещения при установке исполнительного органа в заданное положение в системе координат машины (патент RU 2009764, МПК B23B 25/06, опубл. 30.03.1994).A known method of automatic orientation in the space of the executive body of a CNC machine, comprising moving the said body alternately in the direction of the corresponding coordinate axes until contactless interaction with elements of the optical reading system having a specific position in the coordinate system of the machine, and setting the executive body in a predetermined position in the coordinate system with taking into account the measured displacement values. In order to increase the accuracy and productivity of the orientation process, the executive body is initially moved perpendicular to the additionally formed flat beam of radiation parallel to one of the coordinate axes until it intersects with it and the measured value of the said movement is used when the executive body is set to a predetermined position in the machine coordinate system (patent RU 2009764, IPC B23B 25/06, publ. 30.03.1994).
Недостаток заключается в необходимости дополнительного оснащения станка измерительной системой с источником излучения, что ведет к усложнению способа.The disadvantage is the need for additional equipment of the machine with a measuring system with a radiation source, which leads to the complexity of the method.
Известен способ обеспечения геометрической точности и размерной настройки высокоточного металлорежущего станка при обработке установленной в центрах заготовки, который осуществляется путем автоматической компенсации теплового смещения шпинделя станка в результате одновременного и адекватного смещению шейки переднего конца шпинделя воздействия на исполнительные механизмы. В результате воздействия изменяется положение радиальное инструмента и взаимное положение базирующих элементов станка относительно базовых центровых отверстий заготовки и инструментов. Воздействие на исполнительные механизмы осуществляют реверсивными пьезоэлектрическими микродвигателями. Базовые центровые отверстия заготовки выполняют тороидальной или сферической формы с некруглостью 3-5 мкм и шероховатостью не выше Ra=0,20 мкм. Сигнал о величине смещения шейки шпинделя одновременно подают в визуальной цифровой индикатор. Осуществление способа позволяет автоматически в процессе резания при максимальном быстродействии системы обеспечить высокую точность и сохранение размерной настройки при наличии теплового радиального смещения шпинделя с учетом величины и знака смещения (патент RU 2116869, МПК B23B 25/06, опубл. 10.08.1998).There is a method of ensuring geometric accuracy and dimensional adjustment of a high-precision cutting machine when machining a workpiece installed in the centers, which is carried out by automatically compensating for the thermal displacement of the spindle of the machine as a result of simultaneous and adequate displacement of the neck of the front end of the spindle of the impact on the actuators. As a result of the impact, the position of the radial tool and the relative position of the base elements of the machine relative to the base center holes of the workpiece and tools change. The impact on the actuators is carried out by reversing piezoelectric micromotors. The base center holes of the workpiece are toroidal or spherical in shape with a circularity of 3-5 μm and a roughness not higher than Ra = 0.20 μm. The signal on the magnitude of the offset of the spindle neck is simultaneously fed into a visual digital indicator. The implementation of the method allows automatically during cutting at maximum system speed to ensure high accuracy and preservation of dimensional settings in the presence of thermal radial displacement of the spindle, taking into account the magnitude and sign of the offset (patent RU 2116869, IPC B23B 25/06, publ. 08/10/1998).
Недостаток заключается в следующем. Повышение точности настройки достигается за счет компенсации тепловых деформаций шпиндельных узлов, а погрешности, возникающие при сборке станка, не учитываются. Это снижает точность настройки.The disadvantage is as follows. Improving the accuracy of the adjustment is achieved by compensating for thermal deformations of the spindle assemblies, and errors that occur during assembly of the machine are not taken into account. This reduces the accuracy of the settings.
Наиболее близким к заявляемому является способ настройки многоцелевого станка для пятикоординатной обработки, заключающийся в том, что определяют координаты физических осей вращения рабочих органов станка, для чего осуществляют измерение координат произвольных точек калибровочной поверхности контактным способом с помощью измерительного щупа при различных углах положения рабочего органа станка. В качестве калибровочной поверхности используют сферу (http://www.heidenhain.ru/fileadminrL/pdb/media/img/KinematicsOpt_en.pdf).Closest to the claimed is a method of setting up a multi-purpose machine for five-coordinate processing, which consists in determining the coordinates of the physical axes of rotation of the working bodies of the machine, for which they measure the coordinates of arbitrary points of the calibration surface in a contact way using a measuring probe at different angles of the working body of the machine. A sphere is used as a calibration surface (http://www.heidenhain.ru/fileadminrL/pdb/media/img/KinematicsOpt_en.pdf).
Недостаток прототипа - сложность и недостаточная точность способа в связи с тем, что в качестве калибровочной поверхности применяется дополнительная оснастка в виде сферы небольшого диаметра. Это позволяет произвести настройку станка только в области рабочего пространства, ограниченной окрестностью установки калибровочной сферы.The disadvantage of the prototype is the complexity and lack of accuracy of the method due to the fact that as a calibration surface, additional equipment is used in the form of a sphere of small diameter. This allows you to configure the machine only in the area of the workspace, limited by the installation area of the calibration sphere.
Задачей изобретения является повышение точности настройки станка для механической обработки, а также упрощение способа настройки за счет определения координат осей вращения рабочих органов станка графическим способом.The objective of the invention is to increase the accuracy of the tuning machine for machining, as well as simplifying the tuning method by determining the coordinates of the axes of rotation of the working bodies of the machine graphically.
Задача решается способом настройки станка для механической обработки, заключающимся в том, что определяют координаты осей вращения рабочих органов станка, для чего осуществляют измерение координат произвольных точек калибровочной поверхности контактным способом с помощью измерительного щупа при различных углах положения рабочего органа станка. В отличие от прототипа в качестве калибровочной поверхности используют плоскости рабочих органов станка, причем для каждой определяемой оси осуществляют выбор калибровочной плоскости рабочего органа из условия ее параллельности оси, после чего производят касания измерительным щупом станка точек выбранной калибровочной плоскости рабочего органа при различных углах поворота рабочего органа вокруг определяемой оси в перпендикулярной к ней плоскости и определяют машинные координаты точек касания щупом калибровочной плоскости рабочего органа, затем осуществляют графическое построение данных точек по измеренным координатам и графически определяют положение оси вращения калибровочной плоскости, найденной на основании измеренных точек, которая совпадает с осью вращения рабочего органа станка, после чего найденные координаты оси вращения заносят в данные системы ЧПУ станка.The problem is solved by the method of setting up the machine for machining, which consists in determining the coordinates of the axes of rotation of the working bodies of the machine, for which they measure the coordinates of arbitrary points of the calibration surface in a contact way using a measuring probe at various angles of the working body of the machine. In contrast to the prototype, the planes of the working bodies of the machine are used as the calibration surface, and for each axis to be determined, the calibration plane of the working body is selected from the condition of its parallel axis, after which the measuring probe touches the points of the selected calibration plane of the working body at different angles of rotation of the working body around the defined axis in a plane perpendicular to it and determine the machine coordinates of the points of contact with the probe of the calibration plane of the body is then achieved graphical plot of the data points from the measured coordinates and graphically determine the position of axis of rotation of the calibration plane found from the measured points, which coincides with the rotation axis of the working body of the machine, after which the rotary axis results are entered into the data system of the CNC machine.
Технический результат достигается благодаря следующему. Применение в качестве калибровочной поверхности плоскостей рабочих органов станка позволяет осуществить его настройку во всей области рабочего пространства, а также упрощает определение координат осей вращения рабочих органов станка за счет использования графического способа и уменьшения необходимого количества точек измерения калибровочной поверхности.The technical result is achieved due to the following. The use of the planes of the working bodies of the machine as a calibration surface allows its adjustment in the entire area of the working space, and also simplifies the determination of the coordinates of the axes of rotation of the working bodies of the machine by using the graphical method and reducing the required number of measurement points of the calibration surface.
Сущность заявляемого способа поясняется рисунком, где представлено графическое построение точек касания щупом калибровочной поверхности.The essence of the proposed method is illustrated in the figure, which shows a graphical construction of the points of contact with the probe of the calibration surface.
Способ настройки станка для механической обработки раскрыт на примере конкретного выполнения.A method for setting up a machine for machining is disclosed using a specific embodiment.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Осуществляли настройку для пятикоординатной обработки станка модели 500V/5, реализующего угловую ориентацию заготовки посредством вращения глобусного стола вокруг линейной оси X (ось A) и вокруг перпендикулярной к ней оси, которая может быть параллельной оси Z и изменять свое положение (ось C). В качестве калибровочной поверхности для оси C принимали вертикальную плоскость неподвижной губки тисков, для оси A - плоскость рабочей поверхности стола, на котором установлен станок.The five-axis machining of the model 500V / 5 machine was performed, which implements the angular orientation of the workpiece by rotating the globe table around the linear axis X (axis A) and around an axis perpendicular to it, which can be parallel to the Z axis and change its position (C axis). As the calibration surface for the C axis, we took the vertical plane of the fixed jaw of the vice, for the A axis, the plane of the working surface of the table on which the machine is installed.
Вначале проводили определение координат оси C. Для этого щупом станка производили касание двух произвольных точек вертикальной плоскости неподвижной губки прецизионных тисков. Машинные координаты щупа в месте касания фиксировали. Такое измерение повторяли в шести положениях поворотного стола с шагом в 60 градусов.Initially, the coordinates of the C axis were determined. For this purpose, two arbitrary points of the vertical plane of the fixed jaw of a precision vice were touched with the probe of the machine. The machine coordinates of the probe at the point of contact were fixed. This measurement was repeated in six positions of the turntable in increments of 60 degrees.
Далее проводили графическое построение координат точек, как показано на представленном изображении. Две точки касания щупом плоскости неподвижной губки тисков при угловом положении рабочего органа станка 0 градусов обозначены t-0-1 и t-0-2; при угловом положении 60 градусов - t-60-1 и t-60-2; при угловом положении 120 градусов - t-120-1 и t-120-2; при угловом положении 180 градусов - t-180-1 и t-180-2; при угловом положении 240 градусов - t-240-1 и t-240-2; при угловом положении 300 градусов - t-300-1 и t-300-2. Затем в этих точках строили окружности с радиусом, как у измерительного щупа станка. Для каждой пары окружностей с одинаковым угловым положением по оси С строили касательную прямую, которая представляет собой проекцию вертикальной плоскости губки тисков на плоскость XY при данном угловом положении рабочего органа станка.Next, a graphical plot of the coordinates of the points was performed, as shown in the presented image. Two points of contact with the stylus of the plane of the fixed jaw of a vice at an angular position of the working body of the machine 0 degrees are indicated by t-0-1 and t-0-2; at an angular position of 60 degrees - t-60-1 and t-60-2; with an angular position of 120 degrees - t-120-1 and t-120-2; with an angular position of 180 degrees - t-180-1 and t-180-2; with an angular position of 240 degrees - t-240-1 and t-240-2; at an angular position of 300 degrees - t-300-1 and t-300-2. Then, circles were constructed at these points with a radius, like a measuring probe of a machine. For each pair of circles with the same angular position along the C axis, a tangent line was constructed, which is the projection of the vertical plane of the jaw of a vice on the XY plane at a given angular position of the working body of the machine.
Для различных комбинаций полученных шести прямых строили десять окружностей, касательных к любым трем прямым. Центры построенных окружностей, вынесенные на вид A изображения, являются положениями центра вращения измеренных точек. На основе найденных координат центра вращения измеренных точек рассчитывают среднее арифметическое значение из десяти положений для каждой координаты. Полученные средние арифметические значения по каждой координате принимают за координаты оси C.For various combinations of the six lines obtained, ten circles were constructed tangent to any three lines. The centers of the constructed circles, rendered in view A of the image, are the positions of the center of rotation of the measured points. Based on the found coordinates of the center of rotation of the measured points, the arithmetic average of ten positions for each coordinate is calculated. The obtained arithmetic mean values for each coordinate are taken as the coordinates of the C axis.
Аналогичным образом проводили определение координат оси A. Найденные координаты осей вращения A и C для станка 500V/5 приведены в таблице.The coordinates of the axis A were determined in a similar way. The found coordinates of the rotation axes A and C for the 500V / 5 machine are shown in the table.
Найденные координаты осей вращения рабочих органов станка заносят в машинные данные системы ЧПУ станка, отвечающие за реализацию траектории движения инструмента при пятикоординатной обработке.The found coordinates of the axes of rotation of the working bodies of the machine are entered into the machine data of the CNC system of the machine, which are responsible for the implementation of the tool path during five-axis processing.
Для подтверждения полученных результатов после настройки предложенным способом станок модели 500V/5 был проверен с помощью высокоточной телескопической системы QC20-W Ballbar компании Renishaw. По результатам измерений были определены отклонения при перемещении оси шпинделя по окружности и траектории вращения стола с использованием пятикоординатной трансформации. Максимальное отклонение движения шпинделя при вращении стола по оси С (0÷360°) составило 7 мкм (до настройки предложенным способом составляла 52 мкм). Максимальное отклонение движения шпинделя при вращении стола по оси A (-30÷30°) составило 2 мкм (до настройки предложенным способом составляло 69 мкм).To confirm the results obtained after adjusting the proposed method, the model 500V / 5 machine was tested using the Renishaw QC20-W Ballbar high-precision telescopic system. According to the measurement results, deviations were determined when the spindle axis was moved around the circumference and the trajectory of rotation of the table using five-coordinate transformation. The maximum deviation of the spindle during rotation of the table along the C axis (0 ÷ 360 °) was 7 μm (before tuning by the proposed method was 52 μm). The maximum deviation of the spindle during rotation of the table along the A axis (-30 ÷ 30 °) was 2 μm (before tuning by the proposed method was 69 μm).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность настройки станка для механической обработки и упростить настройку.Thus, the proposed method allows to increase the accuracy of the settings of the machine for machining and simplify the setup.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122511/02A RU2571984C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Method of adjustment of multipurpose machine for five-axis machining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122511/02A RU2571984C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Method of adjustment of multipurpose machine for five-axis machining |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014122511A RU2014122511A (en) | 2015-12-10 |
| RU2571984C1 true RU2571984C1 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=54843188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014122511/02A RU2571984C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Method of adjustment of multipurpose machine for five-axis machining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2571984C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108334030A (en) * | 2017-12-19 | 2018-07-27 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | A kind of double pendulum header structure five-axle number control machine tool RTCP calibration and compensation method |
| RU2705051C1 (en) * | 2018-07-09 | 2019-11-01 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method of adjusting cnc machine for processing complex contours of surfaces |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115147484A (en) * | 2022-07-08 | 2022-10-04 | 深圳众为兴技术股份有限公司 | Calibration method, computer equipment and storage medium of five-axis machine tool |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1252061A1 (en) * | 1984-04-09 | 1986-08-23 | Предприятие П/Я В-2190 | Method of referencing a tool to coordinate system |
| RU2009764C1 (en) * | 1988-06-21 | 1994-03-30 | Белорусская государственная политехническая академия | Method of automatic orientation of actuating member of numerically controlled machine |
| US7866056B2 (en) * | 2007-02-22 | 2011-01-11 | Renishaw Plc | Calibration method and apparatus |
| TW201326742A (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-01 | Prec Machinery Res Dev Ct | Geometric error estimation method of five-axis tool machine |
-
2014
- 2014-06-03 RU RU2014122511/02A patent/RU2571984C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1252061A1 (en) * | 1984-04-09 | 1986-08-23 | Предприятие П/Я В-2190 | Method of referencing a tool to coordinate system |
| RU2009764C1 (en) * | 1988-06-21 | 1994-03-30 | Белорусская государственная политехническая академия | Method of automatic orientation of actuating member of numerically controlled machine |
| US7866056B2 (en) * | 2007-02-22 | 2011-01-11 | Renishaw Plc | Calibration method and apparatus |
| TW201326742A (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-01 | Prec Machinery Res Dev Ct | Geometric error estimation method of five-axis tool machine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108334030A (en) * | 2017-12-19 | 2018-07-27 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | A kind of double pendulum header structure five-axle number control machine tool RTCP calibration and compensation method |
| CN108334030B (en) * | 2017-12-19 | 2020-11-10 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | RTCP calibration and compensation method for five-axis numerical control machine tool with double-swing-head structure |
| RU2705051C1 (en) * | 2018-07-09 | 2019-11-01 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method of adjusting cnc machine for processing complex contours of surfaces |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014122511A (en) | 2015-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9506736B2 (en) | Measurement system | |
| CN104816307B (en) | The four-point method of the accurate drilling of industrial robot is to leveling method | |
| US20110295408A1 (en) | Process for positioning a workpiece | |
| JP2013503380A (en) | Calibration method for machine tools | |
| JP2017159376A (en) | Machine accuracy measuring method and device in machine tool | |
| CN107824843A (en) | Lathe and workpiece planarization processing method | |
| JP2019532281A (en) | Measurement of toothed articles using multiple sensors | |
| CN103759685A (en) | Detection method for recognizing geometric accuracy of four-axis machining center | |
| RU2571984C1 (en) | Method of adjustment of multipurpose machine for five-axis machining | |
| JP2011206862A (en) | Method of positioning rotary tool in multishaft processing machine | |
| CN111536876B (en) | A method for in-situ measurement of sealing surface of triple eccentric butterfly valve | |
| EP3189302B1 (en) | Coordinate measuring method and apparatus for inspecting workpieces, comprising generating measurement correction values using a reference shape that is known not to deviate substantially from a perfect form | |
| CN108332642B (en) | Right-angle head precision detection method | |
| JP2020003330A (en) | Inspection master | |
| CN104596461B (en) | For detecting feature exemplar and the method for three axle diamond lathe positioning precisions | |
| CN104117913A (en) | Alignment method for rotary center of multi-grinding-head rotary table | |
| CN113579850B (en) | Visual measurement system and method for thermal error of multi-axis machine tool | |
| Nikam | Coordinate Measuring Machine (CMM) | |
| Gebhardt et al. | 5-Axis Test-Piece–Influence of Machining Position | |
| WO2020105218A1 (en) | Measurement method | |
| CN104913738A (en) | The detection method of motion accuracy of tilting turntable of machine tool | |
| JP6761703B2 (en) | Measured object measuring device and measured object measuring method | |
| CN104596465A (en) | Characteristic sample piece and method used for detecting axial system error of three-axis diamond lathe | |
| JP5984418B2 (en) | How to calibrate the measuring instrument | |
| RU2345884C1 (en) | Six-axes plate-measuring engine and method of calibration of measuring tip for it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |