一种数控机床进给轴误差测量方法技术

一种数控机床进给轴误差测量标准件及误差测量方法，该标准件上设有测试面板和底座，测试面板设有预制的多个测试孔，所述的测试面板包含一个水平面板和一个垂直面板，已知该所有测试孔的位置坐标值，通过定位销及连接孔将误差测量标准件安装在零点定位托盘上，标准件相对机床主轴可以实现多姿态运动，通过机床主轴探针测量误差测量标准件上各测试孔的位置，得到每个测试孔的测量坐标值，根据每个测试孔的位置坐标值和测量坐标值计算机床各进给轴的空间运动误差。的空间运动误差。的空间运动误差。

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床进给轴误差测量方法


[0001]本专利技术涉及金属数控加工领域，是关于数控铣削加工机床进给轴运动误差的一种测量方法。

技术介绍

[0002]数控铣削加工是以设定数控程序中所规定的转速、进给等加工参数和加工路径对工件进行金属切削加工的方法。
[0003]加工路径是指加工时刀具相对于工件的运动轨迹，其精确程度直接影响铣削加工的形状和位置精度。数控铣床根据进给轴数不同可分为三轴、四轴、五轴等类型，五轴机床结构类型主要包括双摆头式、摇篮式、单转台单摆头式、虚拟轴等类型。机床各轴误差值对于任何类型的数控铣床加工路径精度都有巨大影响。
[0004]目前，智能工厂、无人工厂等生产理念需要将机床连成生产线，通过计算机控制实现智能无人化加工。现有的机床进给轴误差测量方案均需工作人员将机床离线后入内操作，操作过程繁琐，占机时间长，生产节拍影响大，存在安全隐患。
[0005]机床轴误差现行测量方法主要包括以下几类：
[0006]1、打表测试。将千分表固定在主轴上，工人操作机床运动，观察千分表划过工作台、标准块时的数值波动。此方法仅能评价机床误差表现，不能测得误差实际值，测量时需要人员在机操作。
[0007]2、激光干涉仪测距。测量平动轴时在机床主轴上布置反射镜，在机床工作平台上或机床外部布置激光干涉仪。通过预设程序控制机床运动，根据干涉仪测得的距离误差变化值求解出机床平动轴各项误差。
[0008]此方法存在器材昂贵、安装调试困难、测量方式繁琐、测量项不全的问题，一次测试需要三天至一周的占机时间，影响生产，测量时需要人员在机操作。
[0009]3、加工标准测试件如NAS979圆锥试件、S件。机床根据预设程序加工标准测试件，根据测试件在三坐标测量机上的误差检测数据评价机床误差表现。此方法不能测得误差实际值。

技术实现思路

[0010]专利技术目的
[0011]本专利技术的目的在于提供一种新的数控机床进给轴误差测量方法，实现机床误差的快速、无人化测量。
[0012]技术方案
[0013]测量标准件如下
[0014]一种数控机床进给轴误差测量标准件，其特征在于，该标准件上设有测试面板和底座，底座上设有与机床零点定位托盘连接的定位销及连接孔，测试面板设有预制的多个测试孔，所述的测试面板包含一个水平面板和一个垂直面板，在水平面板上的测试孔设有
三条横向排列和三条纵向排列的多个测试孔，各测试孔的孔间距、孔深和孔径相同，在水平面板上还设有两圈环形排列的多个测试孔，两圈环形测试孔等角度等数量排列，孔深和孔径相同，在垂直面板上设有三条纵向排列的多个测试孔，各测试孔的孔间距、孔深和孔径相同，已知该所有测试孔的位置坐标值。
[0015]一种数控机床进给轴误差测量方法，其特征在于包含以下内容：1)使用如权利要求1所述的数控机床进给轴误差测量标准件；2)通过定位销及连接孔将误差测量标准件安装在零点定位托盘上，零点定位托盘通过拉钉固定在机床工作台上的零点定位母盘上，标准件相对机床主轴可以实现多姿态运动，使水平面板上的三条横向排列的测试孔与机床X轴平行，水平面板上的三条纵向排列的测试孔与机床Y轴平行，在垂直面板上的三条纵向排列的多个测试孔与机床 Z轴平行，使水平面板上的两圈环形排列的测试孔圆心与机床转台中心重合；3) 在机床主轴上安装探针，通过探针测量误差测量标准件上各测试孔的位置，得到每个测试孔的测量坐标值；4)根据每个测试孔的位置坐标值和测量坐标值计算机床各进给轴的空间运动误差。
[0016]误差计算方法如下
[0017]1)对于机床X轴在x方向的偏移误差δ
xx
、机床X轴绕z方向转动误差ε
xz
、机床X轴绕y方向转动误差ε
xy
，以如下公式计算，
[0018]X
1测量x
‑
x
1x
＝δ
xx
+y
1x
·
ε
xz
‑
z
1x
·
ε
xy
[0019]X
2测量x
‑
x
2x
＝δ
xx
+y
2x
·
ε
xz
‑
z
2x
·
ε
xy
[0020]X
3测量x
‑
x
3x
＝δ
xx
+y
3x
·
ε
xz
‑
z
3x
·
ε
xy
[0021]式中X
1测量x
、x
2测量x
、X
3测量x
分别为测量标准件水平面板与机床X方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在X方向测量坐标值，x
1x
、x
2x
、x
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1x
、y
2x
、y
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1x
、z
2x
、z
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。
[0022]2)对于机床X轴在y方向的偏移误差δ
xy
、机床X轴绕x方向转动误差ε
xx
，以如下公式计算，
[0023]Y
1测量x
‑
y
1x
＝δ
xy
+x
1x
·
ε
xz
‑
z
1x
·
ε
xx
[0024]Y
2测量x
‑
y
2x
＝δ
xy
+x
2x
·
ε
xz
‑
z
2x
·
ε
xx
[0025]Y
3测量x
‑
y
3x
＝δ
xy
+x
3x
·
ε
xz
‑
z
3x
·
ε
xx
[0026]式中Y
1测量x
、Y
2测量x
、Y
3测量x
分别为测量标准件水平面板与机床X方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在Y方向测量坐标值，x
1x
、x
2x
、x
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1x
、y
2x
、y
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控机床进给轴误差测量标准件，其特征在于，该标准件上设有测试面板和底座，底座上设有与机床零点定位托盘连接的定位销及连接孔，测试面板设有预制的多个测试孔，所述的测试面板包含一个水平面板和一个垂直面板，在水平面板上的测试孔设有三条横向排列和三条纵向排列的多个测试孔，各测试孔的孔间距、孔深和孔径相同，在水平面板上还设有两圈环形排列的多个测试孔，两圈环形测试孔等角度等数量排列，孔深和孔径相同，在垂直面板上设有三条纵向排列的多个测试孔，各测试孔的孔间距、孔深和孔径相同，已知该所有测试孔的位置坐标值。2.一种数控机床进给轴误差测量方法，其特征在于包含以下内容：1)使用如权利要求1所述的数控机床进给轴误差测量标准件；2)通过定位销及连接孔将误差测量标准件安装在零点定位托盘上，零点定位托盘通过拉钉固定在机床工作台上的零点定位母盘上，标准件相对机床主轴可以实现多姿态运动，使水平面板上的三条横向排列的测试孔与机床X轴平行，水平面板上的三条纵向排列的测试孔与机床Y轴平行，在垂直面板上的三条纵向排列的多个测试孔与机床Z轴平行，使水平面板上的两圈环形排列的测试孔圆心与机床转台中心重合；3)在机床主轴上安装探针，通过探针测量误差测量标准件上各测试孔的位置，得到每个测试孔的测量坐标值；4)根据每个测试孔的位置坐标值和测量坐标值计算机床各进给轴的空间运动误差。3.如权利要求2所述的数控机床进给轴误差测量方法，其特征在于，根据测试孔的理论位置坐标值和测量位置坐标值计算机床X轴的空间运动误差时，具体方法如下：1)对于机床X轴在x方向的偏移误差δ
xx
、机床X轴绕z方向转动误差ε
xz
、机床X轴绕y方向转动误差ε
xy
，以如下公式计算，X
1测量x
‑
x
1x
＝δ
xx
+y
1x
·
ε
xz
‑
z
1x
·
ε
xy
X
2测量x
‑
x
2x
＝δ
xx
+y
2x
·
ε
xz
‑
z
2x
·
ε
xy
X
3测量x
‑
x
3x
＝δ
xx
+y
3x
·
ε
xz
‑
z
3x
·
ε
xy
式中X
1测量x
、X
2测量x
、X
3测量x
分别为测量标准件水平面板与机床X方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在X方向测量坐标值，x
1x
、x
2x
、x
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1x
、y
2x
、y
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1x
、z
2x
、z
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。2)对于机床X轴在y方向的偏移误差δ
xy
、机床X轴绕x方向转动误差ε
xx
，以如下公式计算，Y
1测量x
‑
y
1x
＝δ
xy
+x
1x
·
ε
xz
‑
z
1x
·
ε
xx
Y
2测量x
‑
y
2z
＝δ
xy
+x
2x
·
ε
x2
‑
z
2x
·
ε
xx
Y
3测量x
‑
y
3x
＝δ
xy
+x
3x
·
ε
xz
‑
z
3x
·
ε
xx
式中Y
1测量x
、Y
2测量x
、Y
3测量x
分别为测量标准件水平面板与机床X方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在Y方向测量坐标值，x
1x
、x
2x
、x
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1x
、y
2x
、y
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1x
、z
2x
、z
3x
为该三列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。3)对于机床X轴在z方向的偏移误差δ
xz
，以如下公式计算，Z
1测量x
‑
z
1x
＝
‑
δ
xz
+x
1x
·
ε
xy
+y
1x
·
ε
xx
式中Z
1测量x
为测量标准件水平面板与机床X方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在Z方向测量坐标值，x
1x
为测量标准件面板在X方向一列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐
标值，y
1x
为测量标准件面板在X方向一列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1x
为测量标准件面板在X方向一列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。4.如权利要求2所述的数控机床进给轴误差测量方法，其特征在于，根据测试孔的理论位置坐标值和测量位置坐标值计算机床Y轴的空间运动误差时，具体方法如下：1)对于机床Y轴在x方向的偏移误差δ
yx
、机床Y轴绕z方向转动误差ε
yz
、机床Y轴绕y方向转动误差ε
yy
，以如下公式计算，X
1测量y
‑
x
1y
＝δ
yx
+y
1y
·
ε
yz
‑
z
1y
·
ε
yy
X
2测量y
‑
x
2y
＝δ
yx
+y
2y
·
ε
yz
‑
z
2y
·
ε
yy
X
3测量y
‑
x
3y
＝δ
yx
+y
3y
·
ε
yz
‑
z
3y
·
ε
yy
式中X
1测量y
、X
2测量y
、X
3测量y
分别为测量标准件水平面板与机床Y方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在X方向测量坐标值，x
1y
、x
2y
、x
3y
为该三列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1y
、y
2y
、y
3y
为该三列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1y
、z
2y
、z
3y
为该三列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。2)对于机床Y轴在y方向的偏移误差δ
YY
、机床Y轴绕x方向转动误差ε
yx
，以如下公式计算，Y
1测量y
‑
y
1y
＝δ
yy
+x
1y
·
ε
yz
‑
z
1y
·
ε
yx
Y
2测量y
‑
y
2y
＝δ
yy
+x
2y
·
ε
yz
‑
z
2y
·
ε
yx
Y
3测量Y
‑
y
3y
＝δ
yy
+x
3y
·
ε
yz
‑
z
3y
·
ε
yx
式中Y
1测量y
、Y
2测量y
、Y
3测量y
分别为测量标准件水平面板与机床Y方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在Y方向测量坐标值，x
1y
、x
2y
、x
3y
为该三列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1y
、y
2y
、y
3y
为该三列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1y
、z
2y
、z
3y
为该三列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。3)对于机床Y轴在z方向的偏移误差δ
yz
，以如下公式计算，Z
1测量y
‑
z
1y
＝
‑
δ
yz
+x
1y
·
ε
yy
+y
1y
·
ε
yx
式中Z
1测量y
为测量标准件水平面板与机床Y方向平行排列的三列测试孔对应的孔圆心在Z方向测量坐标值，x
1y
为该列测试孔对应的孔圆心在X方向位置坐标值，y
1y
为该列测试孔对应的孔圆心在Y方向位置坐标值，z
1y
为该列测试孔对应的孔圆心在Z方向位置坐标值。5.如权利要求2所述的数控机床进给轴误差测量方法，其特征在于，根据测试孔的理论位置坐标值和测量位置坐标值计算机床Z轴的空间运动误差时，具体方法如下：1)对于机床Z轴在x方向的偏移误差δ
zx
、机床Z轴绕z方向转...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡维鑫，史靠军，田辉，尹佳，马梁栋，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：