机床的误差确认方法技术

提供一种机床的误差确认方法，该误差确认方法能够(同时)确认相对于平移轴在工作台侧和主轴头侧分别具有一个旋转轴的这种类型的五轴控制机床的几何误差中的旋转轴的全部中心位置误差、旋转轴的倾斜误差以及平移轴的直角度。本发明专利技术的机床的误差确认方法包括以下步骤：i)将工作台旋转轴转位至工作台旋转轴基准角度，将主轴头旋转轴转位至主轴头旋转轴初始角度，利用位置计测传感器计测被测定工具的基准位置；ii)将工作台旋转轴转位至以工作台旋转轴基准角度为基准的规定的多个角度，将主轴头旋转轴转位至规定的多个角度，利用位置计测传感器分别计测被测定工具的位置；iii)对计测出的多个位置计测值进行圆弧近似；以及iv)根据近似后的圆弧计算旋转轴的中心位置的误差或旋转轴的倾斜误差或平移轴的倾斜误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在机床中确认各轴间的几何误差的方法，该机床具有：能够安装刀具的主轴头；能够保持工件的工作台；至少三个平移驱动轴；至少一个能够使主轴头进行旋转运动的旋转驱动轴；以及至少一个能够使工作台进行旋转运动的旋转驱动轴。
技术介绍
作为用于加工形状复杂的零件或模具的机床，已知具有三个平移轴和两个旋转轴的五轴控制机床。图1示出这样的五轴控制机床的一例。五轴控制机床的主轴头2内置有未图示的主轴，能够使安装于主轴的刀具旋转，利用作为平移轴且彼此正交的X轴、Z轴能够相对于底座进行2自由度平移的运动。能够安装工件的工作台3利用作为旋转轴的C轴，能够相对于托架4进行1自由度旋转的运动，托架4利用作为旋转轴的A轴，能够相对于耳轴5进行1自由度旋转的运动，A轴与C轴彼此正交。并且，耳轴5利用作为平移轴且与X、Z轴正交的Y轴，能够相对于底座1进行1自由度平移的运动。因此，主轴头2能够相对于工作台3进行3自由度平移和2自由度旋转的运动，各进给轴被由未图示的数值控制装置控制的伺服电机驱动，控制刀具对工件的相对位置和相对姿势，从而能够进行工件的加工。但是，上述那样的五轴控制机床中，各轴间存在几何误差。具体而言，已知存在C轴中心位置X方向误差、C-A轴间偏移误差、A轴角度偏移误差、C-A轴间直角度误差、A轴中心位置Y方向误差、A轴中心位置Z方向误差、A-X轴间直角度误差、A-Y轴间直角度误差、X-Y轴间直角度误差、Y-Z轴间直角度误差、Z-X轴间直角度误差等共计13种几何误差(分别表示为δXca、δYca、αca、βca、δYay、δZay、βay、γay、γyx、αxz、βxz、αzt、βzt，并且δXca、δYca、δYay、δZay是旋转轴的中心位置误差，αca、βca、βay、γay是旋转轴的倾斜误差，γyx、αxz、βxz是平移轴间的直角度)。如果存在那样的几何误差，则机床的运动精度下降，工件的加工精度下降。因此，
为了进行高精度的加工，必须计测/确认几何误差的大小，校正该几何误差的量。而且，作为计测/确认那样的几何误差的手段，已知一种方法，该方法如专利文献1所述，在工作台上设置基准球，在主轴头上安装接触式探针，将旋转轴转位至多种角度，用接触式探针计测基准球的中心位置，根据该基准球的中心位置的计测值近似算出圆弧轨迹，基于由该圆弧轨迹算出的圆弧误差来确认几何误差。根据该专利文献1的几何误差的确认方法，能够确认前述的13种几何误差中的旋转轴的中心误差、旋转轴的倾斜误差、平移轴间的直角度误差，即δXca、δYca、αca、βca、δYay、δZay、βay、γay、γyx、αxz、βxz等共计11种几何误差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-38902号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在五轴控制机床中，除了上述图1所示的、两个旋转轴相对于平移轴存在于工作台侧的所谓工作台旋转式的机床以外，存在一个旋转轴相对于平移轴存在于工作台侧而另一个旋转轴相对于平移轴存在于主轴头侧的所谓工作台/主轴头旋转式的机床。但是，专利文献1所述的几何误差的确认方法应用于工作台/主轴头旋转式五轴控制机床的情况下，不能根据主轴头侧的旋转轴(B轴)的半径方向分量的1次分量确认该旋转轴的中心误差δXbt、δZbt，仅能根据0次分量求出δZbt，因此基准球的设置位置存在误差，导致不能确认工作台/主轴头旋转式的旋转轴的全部中心误差(关于该课题在具体实施方式中详述。)本专利技术的目的在于提供一种误差确认方法，该方法能够解决上述以往的几何误差的确认方法的问题点，对相对于平移轴在工作台侧和主轴头侧分别具有一个旋转轴的工作台/主轴头旋转式的五轴控制机床的几何误差中的旋转轴的中心位置误差、旋转轴的倾斜误差以及平移轴的直角度误差均能够进行确认(同时确认)。用于解决课题的手段为了达到上述目的，技术方案一所述的专利技术是一种确认机床的轴的几何学误差的
误差确认方法，所述机床具有：能够保持工件的工作台；1个以上的能够安装刀具的主轴头；3个以上的平移轴；1个以上的使所述工作台进行旋转运动的工作台旋转轴；以及1个以上的使所述主轴头进行旋转运动的主轴头旋转轴，所述误差确认方法的特征在于，包括：安装步骤，在所述主轴头或所述工作台上分别安装被测定工具和位置计测传感器；初始位置计测步骤，将所述主轴头旋转轴转位至其初始角度，使用所述位置计测传感器，计测所述被测定工具的初始位置；工作台基准角度计算步骤，根据所述初始位置计测步骤中的所述工作台旋转轴的角度计算基准角度；基准位置计测步骤，将所述工作台旋转轴转位至所述基准角度，将所述主轴头旋转轴转位至所述初始角度，利用所述位置计测传感器，计测所述被测定工具的基准位置；相对位置计测步骤，将所述工作台旋转轴转位至以所述工作台旋转轴的基准角度为基准的规定的多个角度，将所述主轴头旋转轴转位至规定的多个角度，利用所述位置计测传感器，分别计测所述被测定工具的位置；圆弧近似步骤，对在所述相对位置计测步骤中计测出的多个位置计测值进行圆弧近似；以及误差计算步骤，根据在所述圆弧近似步骤中近似出的圆弧，计算所述旋转轴的中心位置误差、旋转轴的倾斜误差或所述平移轴的倾斜误差。技术方案二所述的专利技术的特征在于，在技术方案一所述的专利技术中，在所述相对位置计测步骤中的所述工作台旋转轴的规定的多个角度与所述主轴头旋转轴的规定的多个角度的组合中包括所述工作台旋转轴的基准角度与所述主轴头旋转轴的初始角度的组合的情况下，省略所述基准位置计测步骤，在所述相对位置计测步骤中，把将所述工作台旋转轴转位至所述基准角度且将所述主轴头旋转轴转位至所述初始角度而计测出的所述位置计测值作为所述基准位置处的计测值。技术方案三所述的专利技术的特征在于，在技术方案一或技术方案二所述的专利技术中，在所述圆弧近似步骤中，计算使用所述相对位置计测步骤中的所述各旋转轴的规定角度对所述基准位置的计测值进行坐标转换后的所述被测定工具的指令位置与所述被测定工具的位置计测值之间的差值，对多个该差值进行圆弧近似。专利技术的效果根据本专利技术，能够同时确认相对于平移轴在工作台侧和主轴头侧分别具有一个旋转轴的这种类型的五轴控制机床的几何误差中的旋转轴的4个中心位置误差、旋转轴的4个倾斜误差以及平移轴的2个直角度。附图说明图1是在工作台侧具有两个旋转轴的五轴控制机床的示意图。图2是在工作台侧和主轴头侧分别具有一个旋转轴的五轴控制机床的示意图。图3是设置在接触式探针和初始位置的目标球的示意图。图4是示出几何误差的计测/确认方法的流程图。图5是目标球的初始位置和基准位置以及C轴基准角度的示意图。标号说明11：底座；12：主轴头；13：工作台；14：刀架；15：立柱；21：接触式探针(位置计测传感器)；22：目标球(被测定工具)；M：五轴控制机床(工作台/主轴头旋转式)X、Y、Z：平移轴；B：工作台旋转轴；C：主轴头旋转轴。具体实施方式以下基于附图详细说明本专利技术的机床的误差确认方法的一个实施方式(用于工作台/主轴头旋转式的五轴控制机床的例子)。图2是示出工作台/主轴头旋转式的五轴控制机床的一例的图，五轴控制机床M的主轴头12内置有未图示的能够旋转的主轴，能够使安装在主轴的刀具旋转。主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床的误差确认方法，该误差确认方法用于确认机床的轴的几何学误差，所述机床具有：能够保持工件的工作台；1个以上的能够安装刀具的主轴头；3个以上的平移轴；1个以上的使所述工作台进行旋转运动的工作台旋转轴；以及1个以上的使所述主轴头进行旋转运动的主轴头旋转轴，所述机床的误差确认方法的特征在于，包括：安装步骤，在所述主轴头或所述工作台上分别安装被测定工具和位置计测传感器；初始位置计测步骤，将所述主轴头旋转轴转位至其初始角度，使用所述位置计测传感器，计测所述被测定工具的初始位置；工作台基准角度计算步骤，根据所述初始位置计测步骤中的所述工作台旋转轴的角度计算基准角度；基准位置计测步骤，将所述工作台旋转轴转位至所述基准角度，将所述主轴头旋转轴转位至所述初始角度，利用所述位置计测传感器，计测所述被测定工具的基准位置；相对位置计测步骤，将所述工作台旋转轴转位至以所述工作台旋转轴的基准角度为基准的规定的多个角度，将所述主轴头旋转轴转位至规定的多个角度，利用所述位置计测传感器，分别计测所述被测定工具的位置；圆弧近似步骤，对在所述相对位置计测步骤中计测出的多个位置计测值进行圆弧近似；以及误差计算步骤，根据在所述圆弧近似步骤中近似出的圆弧，计算所述旋转轴的中心位置误差、旋转轴的倾斜误差或所述平移轴的倾斜误差。...

【技术特征摘要】
2015.02.23 JP 2015-0331781.一种机床的误差确认方法，该误差确认方法用于确认机床的轴的几何学误差，所述机床具有：能够保持工件的工作台；1个以上的能够安装刀具的主轴头；3个以上的平移轴；1个以上的使所述工作台进行旋转运动的工作台旋转轴；以及1个以上的使所述主轴头进行旋转运动的主轴头旋转轴，所述机床的误差确认方法的特征在于，包括：安装步骤，在所述主轴头或所述工作台上分别安装被测定工具和位置计测传感器；初始位置计测步骤，将所述主轴头旋转轴转位至其初始角度，使用所述位置计测传感器，计测所述被测定工具的初始位置；工作台基准角度计算步骤，根据所述初始位置计测步骤中的所述工作台旋转轴的角度计算基准角度；基准位置计测步骤，将所述工作台旋转轴转位至所述基准角度，将所述主轴头旋转轴转位至所述初始角度，利用所述位置计测传感器，计测所述被测定工具的基准位置；相对位置计测步骤，将所述工作台旋转轴转位至以所述工作台旋转轴的基准角度为基准的规定的多个角度，将所述主轴头旋转轴转位至规定的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：松下哲也，
申请(专利权)人：大隈株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP