一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，属于机械加工领域。包括S1、在工作台上安装标定校准块，主轴上安装测头并激活；S2、在保持C轴为0°的情况下，A轴依次在包含0°及其他以0°对称的角度，自上而下接触标定校准块，同一A轴角度需在主轴0°与180°的角度下测量对应的点位坐标；S3、计算A轴与主轴在Y方向以及A轴转动中心与主轴转动平面的误差；S4、在保持A轴为0°的情况下，C轴依次在0°、+180°、±90°，主轴分别在0°与180°的情况下，测量同一点位不同C轴角度下的坐标；S5、计算C轴与A轴在X方向与Y方向的误差值；本发明专利技术可对CA型五轴数控机床RTCP精度进行自动检测与快速调整，减少人工干预，提升检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法
本专利技术涉及数控加工控制领域与测量装置领域，具体涉及一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法。
技术介绍
随着数控机床发展愈加成熟，数控机床被广泛运用于各行业加工之中。CA型五轴数控机床具备灵活、快速、可加工范围大等特点，被广泛运用于各类复杂结构件的加工。在五轴数控机床加工中，RTCP精度对产品加工质量至关重要。CA型五轴机床搭载了C轴与A轴两个旋转轴，其中C轴绕Z轴旋转，A轴绕X轴旋转。两个旋转轴同时旋转参与加工时，通过RTCP功能的开启，可以保证旋转轴绕刀尖点旋转，以确保零件加工质量正常。目前对CA型五轴数控机床的RTCP检测与调整通常采用检验棒、千分表或其他类似功能的工具进行。检查主轴端面与A轴转动中心的距离误差如图1（a）所示，将球头检棒安装在主轴上，A轴旋转+30°，千分表表针延A轴旋转方向（Y）架在球头最高点上，之后将A轴移动至-30°，移动Y轴将千分表表针延A轴旋转方向（Y架在球头最高点上），计算Y1与Y2的误差δY，通过δY、刀长L与球头检棒的半径计算出结果后与机床内设置参数进行对比，才能得到主轴端面至A轴旋转中心的距离。检查A轴与主轴在Y方向的误差如图1（b）所示，将检棒安装在主轴上，A轴依次旋转±90°，分别移动Z轴靠在千分表上，保证千分表在检棒最高点。而检查C轴与A轴在X、Y方向的距离误差如图1（c），同样将检棒安装在主轴上，保持A轴0°，千分表延X方向（或Y方向）架在检棒最高点，激活RTCP后旋转C轴，依次记录0°、180°、-90°、90°时千分表读数，以此计算同轴度误差，并以此对机床参数进行调整。以这种方法检查RTCP精度，需要人工反复调整表架，并对千分表进行读数，人工对机床进行操作较为频繁，造成误差几率较大，且测量时间较长。2012年成都飞机工业（集团）有限责任公司乔永忠专利技术了一种五坐标动态精度检测工具（CN201120185412.9），通过三个百分表分别架设在X、Y、Z方向，并以检棒辅助测量，这种方法与传统方式类似，但也避免不了人工读数而造成的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，减少人工对机床RTCP参数进行调整时可能产生的误差，提高检测效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、测量准备，在工作台上固定位置安装一标定校准块，主轴上安装测头并激活；步骤S2：在保持C轴为0°的情况下，A轴依次在包含0°及其他以0°对称的角度，自上而下接触标定校准块的上表面，同一A轴角度需在主轴0°与180°的角度下进行测量，测量对应的点位坐标，得出不同角度的Z坐标（Z0、Z1、Z2、Z3…Zn）；步骤S3：计算得出A轴与主轴在Y方向的误差以及A轴转动中心与主轴转动平面的误差；步骤S4：在保持A轴为0°的情况下，C轴依次在在0°、+180°、-90°、+90°，主轴分别在0°与180°的情况下，根据需要沿特定方向（X或Y）移动测头，测量同一点位不同C轴角度下的坐标（P1、P2、P3、…P8）；步骤S5：计算C轴与A轴在X方向与Y方向的误差值；步骤S6：根据需要可将误差值自动补偿至数控系统。进一步地，步骤S2中，以A0得到的Z值为Z0，Aα°，主轴为0°时得到的Z值为Z1，Aα°，主轴为180°时得到的Z值为Z2，A-α°，主轴为0°时得到的Z值为Z3，A-α°，主轴为180°时得到的Z值为Z4，Aβ°，主轴为0°时得到的Z值为Z5，Aβ°，主轴为180°时得到的Z值为Z6，A-β°，主轴为0°时得到的Z值为Z7，A-β°，主轴为180°时得到的Z值为Z8，以此类推。进一步地，通过得到的多个Z坐标计算出A轴与主轴在Y方向的距离的具体方法为：通过Z1与Z2的平均值计算出Z11、通过Z3与Z4的平均值计算出Z12、通过Z5与Z6的平均值计算出Z13、通过Z7与Z8的平均值计算出Z14；并通过这些点位计算出A轴在各角度时的误差预估，其中A±α°时A轴与主轴在Y方向的距离为Z21=[（Z11-Z12）/2]/sinα°；A±β°时A轴与主轴在Y方向的距离为Z22=[（Z13-Z14）/2]/sinα°；通过Z21与Z22的平均值计算出A轴与主轴在Y方向的距离，结果为（Z21+Z22）/2。进一步地，通过得到的多个Z坐标计算主轴端面至A轴转动中心的距离的具体方法为：A±α°时主轴端面至A轴转动中心的距离误差预估值为Z31={[（Z11+Z12）/2]-Z0}/（1-cosα°），A±β°时主轴端面至A轴转动中心的距离误差预估值为Z32={[（Z13+Z14）/2]-Z0}/（1-cosα°），并通过Z31与Z32的平均值计算出主轴端面至A轴转动中心的距离结果为(Z31+Z32)/2。进一步地，步骤S4中，主轴为0°时C轴在0°、180°、-90°、90°下得到的结果依次为P1、P2、P3、P4，主轴为180°时C轴在0°、180°、-90°、90°下得到的结果依次为P5、P6、P7、P8。进一步地，所述步骤S6的具体方法为：通过(P1+P5)/2=P11，(P2+P6)/2=P12，(P3+P7)/2=P13，(P4+P8)/2=P14，并以此为基础计算出C轴与A轴在X、Y方向的距离，结果为P15=(P11-P12)/2，P16=(P13-P14)/2。本技术方案的有益效果如下：1、本专利技术所述RTCP标定方法的标定过程通过调用程序自动执行，避免人工干预，减小了人为误差；2、本专利技术所述的标定方法，A轴在多角度进行标定，减小了定位精度误差造成的影响；通过主轴不同角度检测，减少了主轴与测头误差的干扰；3、本专利技术不再需要检棒与千分表等测量工具，仅需机床自带的测头即可完成机床RTCP精度的标定，随时可方便测量；4、本专利技术减少了机床RTCP精度的测量时间，提高了测量效率。附图说明本专利技术的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：图1是现有技术中常用的CA型五轴数控机床的RTCP检测与调整方法；图2为标定校准块的示意图；图3为A轴0°测量基准点位；图4为步骤S2的操作示意图；图5为A轴旋转夹角的示意图；图6为步骤S4的操作示意图。具体实施方式下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本专利技术目的技术方案，需要说明的是，本专利技术要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。实施例1作为本专利技术一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，包括如下步骤：（一）测量准备测量前通过将标定校准块（如图2）安装固定在机床工作台上，标准块测量部分尺寸需满足一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、测量准备，在工作台上固定位置安装一标定校准块，主轴上安装测头并激活；/n步骤S2：在保持C轴为0°的情况下，A轴依次在包含0°及其他以0°对称的角度，自上而下接触标定校准块的上表面，同一A轴角度需在主轴0°与180°的角度下进行测量，测量对应的点位坐标，得出不同角度的Z坐标（Z0、Z1、Z2、Z3…Zn）；/n步骤S3：计算得出A轴与主轴在Y方向的误差以及A轴转动中心与主轴转动平面的误差；/n步骤S4：在保持A轴为0°的情况下，C轴依次在在0°、+180°、-90°、+90°，主轴分别在0°与180°的情况下，根据需要沿特定方向（X或Y）移动测头，测量同一点位不同C轴角度下的坐标（P1、P2、P3、…P8）；/n步骤S5：计算C轴与A轴在X方向与Y方向的误差值；/n步骤S6：根据需要可将误差值自动补偿至数控系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、测量准备，在工作台上固定位置安装一标定校准块，主轴上安装测头并激活；
步骤S2：在保持C轴为0°的情况下，A轴依次在包含0°及其他以0°对称的角度，自上而下接触标定校准块的上表面，同一A轴角度需在主轴0°与180°的角度下进行测量，测量对应的点位坐标，得出不同角度的Z坐标（Z0、Z1、Z2、Z3…Zn）；
步骤S3：计算得出A轴与主轴在Y方向的误差以及A轴转动中心与主轴转动平面的误差；
步骤S4：在保持A轴为0°的情况下，C轴依次在在0°、+180°、-90°、+90°，主轴分别在0°与180°的情况下，根据需要沿特定方向（X或Y）移动测头，测量同一点位不同C轴角度下的坐标（P1、P2、P3、…P8）；
步骤S5：计算C轴与A轴在X方向与Y方向的误差值；
步骤S6：根据需要可将误差值自动补偿至数控系统。


2.根据权利要求1所述的一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，其特征在于，步骤S2中，以A0得到的Z值为Z0，Aα°，主轴为0°时得到的Z值为Z1，Aα°，主轴为180°时得到的Z值为Z2，A-α°，主轴为0°时得到的Z值为Z3，A-α°，主轴为180°时得到的Z值为Z4，Aβ°，主轴为0°时得到的Z值为Z5，Aβ°，主轴为180°时得到的Z值为Z6，A-β°，主轴为0°时得到的Z值为Z7，A-β°，主轴为180°时得到的Z值为Z8，以此类推。


3.根据权利要求2所述的一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，其特征在于，通过得到的多个Z坐标计算出A轴与主轴在Y方向的距离的具体方法为：
通过Z1与Z2的平均值计算出Z11、通过Z3与Z4的平均值计算出Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾阳，李鑫，龚飞，李颖，高强荣，王良泽，刘宇阳，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51