机床的机械精度的测定方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机床的机械精度的测定方法和测定装置。涉及例如用于通过5轴几何误差测定法来测定旋转中心的偏移的方法和装置，能够不会受到旋转角的角度范围的限定且高精度地测定安装有接触式探头的刀架的旋转中心的机械误差等。根据接触式探头(1)的旋转角的范围来切换5轴测定中的测定平面和测定轴的方向。并且，根据需要将测定平面的测定轴向的位置设定在基准球(2)与接触式探头(1)的柄杆(12)不干涉的位置而进行5轴测定。例如，将测定平面设定在将所估计的基准球(2)的中心和接触式探头的前端球(11)的中心连结的线与接触式探头的柄杆(12)垂直的位置而进行5轴测定。

Method and apparatus for measuring mechanical accuracy of machine tools

The invention provides a method and a device for measuring the mechanical accuracy of a machine tool. For example, relates to the 5 axis geometry error method and device offset determination method for the determination of the center of rotation, can not be the center of rotation turret rotation angle angle range and high precision determination of installation of contact probe of the mechanical error etc.. According to the range of the rotation angle of the contact probe (1), the measuring plane in the 5 axis determination and the direction of the measuring shaft are switched. And, as required, the axial position of the measuring plane is set at the position of the reference ball (2) and the stem (12) of the contact probe (1) does not interfere, and the 5 axis is measured. For example, the measuring plane is arranged on the axis of the center of the estimated reference ball (2) and the center of the front end ball (11) of the contact probe, and the 5 axis is measured at the vertical position of the handle lever (12) of the contact probe.

【技术实现步骤摘要】
机床的机械精度的测定方法和装置
本专利技术涉及机床的机械精度(应该校正的误差。以下，也称为“机械误差”。)的测定方法和测定装置，例如涉及在具有直线3轴和旋转2轴的多轴结构的机床中通过5轴几何误差测定法(以下，称为“5轴测定法”。)来测定旋转中心的偏移时使用的方法和装置。
技术介绍
在机床的加工中，近年来，工件的形状变得复杂，以加工时间的缩短和加工精度的提高为目的，进行基于5轴同时控制的加工。当同时控制的加工轴的数量较多时，2轴间的倾斜或旋转轴的中心位置的偏移等通常被称为几何误差的误差会成为问题，需要更高精度地测定已完成的机床的机械误差。图8是示意性示出使用5轴测定法来计测加工中心的工作台42的旋转轴的中心位置的偏移的例的图。在工作台42的外周部固定基准球2，在设置于刀架43的刀具轴41上安装接触式探头1。并且，在使工作台42每次旋转规定角度(例如5度)后的位置处使接触式探头1从5个方向与基准球2接触而求出基准球2的中心坐标。在加工中心中，工作台42的旋转通常情况下是绕C轴(绕Z轴)，工作台42的上表面是X‐Y平面。该情况下的5个方向是-Y、+Y、-X、+X以及+Z这5个方向(参照图8)。如果以柄杆12在Z轴向上延伸的方式将接触式探头1安装于刀架43上，则不论工作台42旋转到哪个位置都能够使接触式探头的前端球11与图9所示的5个方向上的位置接触。按照这样的工序使接触式探头与基准球接触来计测基准球的中心坐标并根据该计测值来计算机械误差的程序例如由接触式探头的制造商提供，以往用于加工中心的机械精度的测定。当将加工中心中所使用的上述的机械精度的测定方法用于具有能够进行B轴旋转的刀架的车床(复合车床)的绕B轴旋转角的精度测定时，会产生能够测定的旋转角的范围被限制这样的问题。即，在车床的B轴的测定中，虽然也取决于接触式探头的前端球11或基准球2的大小，但在旋转角为超过40度左右的角度的角度时，如图6所示，在接触式探头的前端球11与基准球2接触之前接触式探头的柄杆12与基准球2抵接而变得无法进行测定。即，在接触式探头也伴随着要想测定旋转角的精度的刀架的旋转而旋转的情况下，无法使用接触式探头的制造商所提供的测定程序来进行如在加工中心中进行的机械精度的自动计测。并且，还考虑了在不能测定的角度范围内，根据能够测定的范围的测定值进行类推而求出基准球的中心这样的方法，在这样的方法中，存在测定精度会大幅度下降这样的问题。
技术实现思路
本专利技术的课题在于，解决上述的问题点，提供如下的方法和装置：不会受到旋转角的角度范围的限定而能够高精度地测定安装有接触式探头的刀架的旋转中心的机械误差等。在本专利技术中，根据接触式探头1的旋转角θ的范围来切换5轴测定的测定平面P(Pa、Pb)和测定轴A(Aa、Ab)的方向。并且，根据需要，将测定平面P在测定轴A方向上的位置设定在基准球2与接触式探头1的柄杆12不干涉的位置处而进行5轴测定。例如，在连结所估计的基准球2的中心O与接触式探头的前端球11的中心Q的线相对于接触式探头的柄杆12垂直的位置处设定测定平面P而进行5轴测定。即，在本专利技术中，根据计测时的接触式探头1从基准方向的倾斜角θ，在接触式探头的柄杆12与基准球2不干涉的位置处，在与该倾斜角θ的角度范围对应的测定方向上进行自动计测，从而解决了上述课题。本专利技术的机床中的机械精度的测定装置用于通过利用安装在能够旋转的刀架3上的接触式探头1来检测设置在规定位置上的基准球2而计测刀架3的旋转中心的位置偏移，通常是由软件构成的装置。本专利技术的测定装置具有：第1测定单元4a，在接近刀架3的旋转原点角的角度范围内通过5轴测定法来测定基准球2的中心位置；第2测定单元4b，将包含与第1测定单元4a所使用的第1测定平面Pa垂直的第1测定轴Aa和第1测定平面Pa的一个轴在内的平面设为第2测定平面Pb，将与该第2测定平面Pb垂直的轴设为第2测定轴Ab，通过5轴测定法来检测基准球2的中心位置；以及切换单元S(参照图7)，在刀架3的旋转角的预定的角度位置处切换第1测定单元4a和第2测定单元4b。根据上述装置，由于根据刀架3的旋转角θ来切换测定方法，因此不存在计测范围的限制，能够在较宽的角度范围内进行高精度的计测。在接触式探头1的前端球11的半径r比基准球2的半径R小的情况下，在所述第1测定单元4a和第2测定单元4b中的任意一个或者双方中，有时在接触式探头的前端球11与基准球2接触之前接触式探头的柄杆12与基准球2抵接而无法进行基于5轴测定法的测定。能够通过设置测定平面移动单元5(5a、5b)而避免该问题，该测定平面移动单元5(5a、5b)使测定平面P沿测定轴A的方向移动到接触式探头的柄杆12不与基准球2抵接的位置处。最简单且可靠的测定平面移动单元5是使测定平面P成为从被估计为基准球2的中心所在的平面P0(P0a、P0b)起沿测定轴A方向移动了(R+r)sinθ后的平面的单元。即，通过在将基准球2和接触式探头的柄杆12连结的直线相对于接触式探头的柄杆12垂直的位置处进行计测，能够在不会产生与柄杆12的干涉的情况下检测基准球2的中心O。本专利技术的测定装置能够特别适合用于具有能够进行B轴旋转的刀架3的车床中的该刀架3的B轴旋转的机械精度的计测。专利技术效果在本专利技术中，根据计测时的接触式探头的角度来自动地选择基准球的计测方向，由于在需要时基准球的计测位置被设定在接触式探头的柄杆与基准球不干涉的位置处，因此在接触式探头的所有的角度上能够进行基准球的5轴测定，计测精度、即机械的校正精度提高。根据本专利技术，存在如下的效果：能够将加工中心中有实际成绩的工作台的旋转中心位置偏移的精度测定应用于车床的刀架的旋转中心位置偏移的精度测定等、使用了旋转轴的机械误差的测定中能够进行技术上稳定且高精度的机械精度的自动计测。附图说明图1是示意性示出对车床的B轴旋转的机械精度进行测定的状态的立体图。图2是第1测定单元的流程图。图3是示出第1测定单元的动作的立体图。图4是第2测定单元的流程图。图5是示出第2测定单元的动作的立体图。图6是示出不能测定的状态的说明图。图7是示出自动测定工序的流程图。图8是示意性示出对加工中心的B轴旋转的机械精度进行测定的状态的立体图。图9是示出在图8的情况下的测定动作的立体图。标号说明1：接触式探头；2：基准球；3：刀架；4a：第1测定程序；4b：第2测定程序；5(5a、5b)：测定平面移动程序；11：前端球；12：柄杆；A(Aa、AB)：测定轴；O：基准球的中心；P(Pa、Pb)：测定平面；P0(P0a、P0b)：平面；Q：前端球的中心；S：切换单元；R：基准球的半径；r：前端球的半径；θ：旋转角。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是示意性示出使用本专利技术的测定装置来测定具有能够进行B轴旋转的刀架3的车床的B轴旋转的机械精度的状态的立体图。图的刀架3具有能够在Z、X、Y这3轴向上移动且能够进行B轴(绕Y轴)旋转的旋转刀具轴31。旋转刀具轴31的原点方向(B轴原点)是X轴方向。基准球2被固定在相对于刀架3相对不动的部件、例如主轴台上。车床的控制器10包含刀架3的控制部9。在车床的控制器10上所登记的图示实施例的测定装置具有：主程序6，其记录了包含切换单元S在内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床的机械精度的测定方法，通过5轴几何误差测定法来求出设置在机械的规定位置上的基准球的中心坐标并以该中心坐标为基准来测定机械精度，其特征在于，根据检测基准球的接触式探头的倾斜角的范围来切换5轴几何误差测定法中的测定平面和测定轴的方向。

【技术特征摘要】
2016.03.07 JP 2016-0433361.一种机床的机械精度的测定方法，通过5轴几何误差测定法来求出设置在机械的规定位置上的基准球的中心坐标并以该中心坐标为基准来测定机械精度，其特征在于，根据检测基准球的接触式探头的倾斜角的范围来切换5轴几何误差测定法中的测定平面和测定轴的方向。2.根据权利要求1所述的机械精度的测定方法，其特征在于，使测定平面沿测定轴方向移动到如下的位置处而进行5轴几何误差测定，其中在该位置处，连结测定前所估计的所述基准球的中心与检测该基准球时的接触式探头的前端球的中心的线相对于接触式探头的柄杆垂直。3.一种机床的机械精度的测定装置，其利用安装在能够旋转的刀架上的接触式探头来检测设置在规定位置上的基准球，由此计测该刀架的旋转角的精度，其中，该机床的机械精度的测定装置具有：第1测定单元，其在接近刀架的旋转原点角的角度范围内通过5轴几何误差测定法来检测所述基准球的中心位置；第2测定单元，其将包含与第1测定单元所使用的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井友基，
申请(专利权)人：中村留精密工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP