用于工具机的校正方法及校正系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于工具机的校正方法及校正系统，其中用于工具机的校正方法包括：提供工件至工具机上；以工具机的平行于其的主轴的第一旋转轴旋转工件并以第一加工模式加工工件；沿工具机的垂直于第一旋转轴的第一线性轴和第二线性轴的方向测量工件的第一外形尺寸误差；根据第一外形尺寸误差计算第一旋转轴的位置误差以校正工具机的旋转中心；以工具机的垂直其的主轴的第二旋转轴旋转工件并以不同于第一加工模式的第二加工模式加工工件；沿工具机的垂直于第二旋转轴的第三线性轴的方向测量工件的第二外形尺寸误差；根据第二外形尺寸误差计算第二旋转轴的位置误差以校正工具机的旋转中心。具机的旋转中心。具机的旋转中心。

【技术实现步骤摘要】
用于工具机的校正方法及校正系统


[0001]本专利技术涉及一种工具机的校正方法及校正系统。

技术介绍

[0002]近年来越来越多工具机朝向多维度的加工机发展，使工具机能够加工更加复杂的产品，多轴工具机除了包含传统的三个线性轴之外，还多了数个旋转轴，使其有更多加工误差形成。工具机精度误差可分为静态精度误差及动态精度误差，静态误差能够较容易通过简单的量具进行测量，如直规、千分表等，而动态精度误差则经常需要购买昂贵的测量仪器才能进行测量及校正，这对于成本考虑无疑是很大的负担。
[0003]然而，动态误差经常是影响加工良率非常直接的因素，因此如何在克服成本问题下实现动态误差的测量为本领域从业人员致力达成的目标。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术上的问题，本专利技术提出用于工具机的旋转中心的补偿校正技术，主要以旋转轴搭配线性轴同动的方式加工工件，测量工件即可得知旋转中心偏移误差，进而反向补偿误差以校正工具机的旋转中心，而可不必使用昂贵的测量仪器。
[0005]根据本专利技术的一方面，提出一种工具机的校正方法，包括如下步骤。提供工件至工具机上。以工具机的第一旋转轴旋转工件并以第一加工模式加工工件，其中第一旋转轴平行于该工具机的主轴。沿工具机的第一线性轴和第二线性轴的方向测量工件的第一外形尺寸误差，其中第一线性轴和第二线性轴垂直于第一旋转轴。根据工件的第一外形尺寸误差，计算第一旋转轴的位置误差以校正该工具机的旋转中心。以工具机的第二旋转轴旋转工件并以不同于第一加工模式的加工方式的第二加工模式加工工件，其中第二旋转轴垂直于工具机的主轴。沿工具机的第三线性轴的方向测量工件的第二外形尺寸误差，其中第三线性轴垂直于第二旋转轴。根据工件的第二外形尺寸误差，计算第二旋转轴的位置误差以校正工具机的旋转中心。
[0006]根据本专利技术的另一方面，提出一种校正系统，用以校正工具机。校正系统包括工件、测量单元以及处理控制单元。工件提供至工具机上。当工件以工具机的第一旋转轴旋转并以第一加工模式受加工后，测量单元用以沿工具机的第一线性轴和第二线性轴的方向测量工件的第一外形尺寸误差，其中第一旋转轴平行于工具机的主轴且第一线性轴和第二线性轴垂直于第一旋转轴。并且，当工件以工具机的第二旋转轴旋转并以不同于第一加工模式的加工方式的第二加工模式受加工后，测量单元用以沿工具机的第三线性轴的方向测量工件的第二外形尺寸误差，其中第二旋转轴垂直于工具机的主轴且第三线性轴垂直于第二旋转轴。处理控制单元用以根据工件的第一外形尺寸误差，计算第一旋转轴的位置误差以计算校正工具机的旋转中心、及用以根据工件的第二外形尺寸误差，计算第二旋转轴的位置误差以校正工具机的旋转中心。
[0007]为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的
附图详细说明如下：
附图说明
[0008]图1为本专利技术实施例的工具机的校正方法的流程图；
[0009]图2为本专利技术实施例的校正方法可应用于的示例工具机的示意图；
[0010]图3为本专利技术实施例的校正方法中的第一加工模式的示意图；
[0011]图4为本专利技术实施例的校正方法中的沿第一线性轴和第二线性轴的方向测量工件的第一外形尺寸误差的示意图；
[0012]图5为本专利技术实施例的校正方法中的第二加工模式的示意图；以及
[0013]图6A～图6C为本专利技术实施例的校正方法中的沿第三线性轴的方向测量工件的第二外形尺寸误差的示意图。
[0014]符号说明
[0015]11:工件
[0016]12:测量单元
[0017]F,G,H,I:加工位置
[0018]F1,G1,H1:深度
[0019]D
M1
:第一最大段差
[0020]D
M2
:第二最大段差
[0021]E1,E2:加工曲面
[0022]K:刀具
[0023]M1,M2:铣削深度
[0024]O:偏移
[0025]P:载台
[0026]S1,S2,S2
’
,S3,S3
’
,S4:表面
[0027]S110～S170:步骤
[0028]V:虚拟旋转中心
[0029]W:真实旋转中心
具体实施方式
[0030]请参照图1～图2，图1绘示根据本专利技术实施例的工具机的校正方法的流程图，图2绘示本专利技术实施例的校正方法可应用于的示例工具机的示意图，图3绘示本专利技术实施例的校正方法中的第一加工模式的示意图。
[0031]本专利技术的校正方法可通过包含工件11、测量单元12以及处理控制单元(图中未示出，例如为可编程控制器)的校正系统来实施。本专利技术实施例校正方法可应用于的工具机例如为机械领域常见的多轴加工机，如图2所示的五轴工具机，其至少具有三个线性轴(如机械领域所通称的X轴、Y轴、Z轴)和两个旋转轴(如机械领域所通称的A轴、B轴、C轴的任两轴)，其中A轴、B轴、C轴分别对应为沿着X轴、Y轴、Z轴旋转的旋转轴。
[0032]在步骤S110中，提供工件11至工具机上，例如先固定于工具机的载台P上。首先，进行与工具机的主轴方向平行的旋转轴(本例中以C轴为例)的测量，此处工具机的主轴指的
是工具机上架设刀具并带动刀具的轴。
[0033]在步骤S120中，进行以工具机的第一旋转轴(C轴)旋转工件11并以第一加工模式加工工件11，其中第一旋转轴(C轴)平行于工具机的主轴。如图3所示，图3中左上半部所示为工件11与加工用的刀具K的加工相对位置的正视示意图，即沿Y方向的视角；图3中左下半部所示为工件11与加工用的刀具K的加工相对位置的侧视示意图，即沿X方向的视角。图3中右半部则示为载台P旋转阶段的俯视示意图，即沿Z方向的视角。
[0034]详言之，一开始于加工位置F先对工件11切削以形成深度F1的凹槽。接着，工具机的载台P旋转如90度(逆时针)，带动工件11由加工位置F旋转至加工位置G，同时提高工具机的刀具K的水平位置，且刀具K也以五轴同动路径跟随工件11至加工位置G并在提高后的水平位置进行切削。若工具机的第一旋转轴(C轴)的旋转中心有偏移误差，则其刀具K会于工件11上切削出如深度G1的平台结构(对应加工位置G的虚线圈)。
[0035]同样操作模式下，工具机的载台P旋转90度(逆时针)，带动工件11由加工位置G旋转至加工位置H，同时提高工具机的刀具K的水平位置，且刀具K也以五轴同动路径跟随工件11至加工位置H并在提高后的水平位置进行切削。若工具机的第一旋转轴(C轴)的旋转中心有偏移误差，则其刀具K会于工件11上切削出如深度H1的结构(对应加工位置H的虚线圈)。
[0036]同样操作模式下，工具机的载台P旋转90度(逆时针)，带动工件11由加工位置H旋转至加工位置I，同时提高工具机的刀具K的水平位置，且刀具K也以五轴同动路径跟随工件11至加工位置I并在提高后的水平位置进行切削。若工具机的第一旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于工具机的校正方法，包括：提供工件至工具机上；以该工具机的第一旋转轴旋转该工件并以第一加工模式加工该工件，其中该第一旋转轴平行于该工具机的主轴；沿该工具机的第一线性轴和第二线性轴的方向测量该工件的第一外形尺寸误差，其中该第一线性轴和该第二线性轴垂直于该第一旋转轴；根据该工件的第一外形尺寸误差，计算该第一旋转轴的位置误差以校正该工具机的旋转中心；以该工具机的第二旋转轴旋转该工件并以不同于该第一加工模式的加工方式的第二加工模式加工该工件，其中该第二旋转轴垂直于该工具机的主轴；沿该工具机的第三线性轴的方向测量该工件的第二外形尺寸误差，其中该第三线性轴垂直于该第二旋转轴；以及根据该工件的第二外形尺寸误差，计算该第二旋转轴的位置误差以校正该工具机的旋转中心。2.如权利要求1所述的工具机的校正方法，其中该第一加工模式为：以该工具机的刀具对该工件切削，每当该工具机的载台旋转该工件角度后，提高该刀具的水平位置并使该刀具以五轴同动路径跟随该工件且在提高后的水平位置进行切削。3.如权利要求2所述的工具机的校正方法，其中该角度约为90度。4.如权利要求2所述的工具机的校正方法，还包括：以测量单元沿该第一线性轴的方向接触经该第一加工模式加工后的该工件；沿该第一线性轴的方向测量该工件经加工后形成的相距最远的两个表面之间的第一段差；以该测量单元沿该第二线性轴的方向接触经该第一加工模式加工后的该工件；以及沿该第二线性轴的方向测量该工件经加工后形成的相距最远的另两个表面之间的第二段差。5.如权利要求4所述的工具机的校正方法，还包括：根据该第一段差和该第二段差，计算该第一旋转轴的位置误差，包含：将该第一线性轴的方向的该工件经加工后形成的两个侧壁偏移所导致的段差作为平均值，该工件经加工后形成的两个侧壁偏移所导致的段差至少包括该第一段差；将该第二线性轴的方向的该工件经加工后形成的另两个侧壁偏移所导致的段差作为平均值，该工件经加工后形成的另两个侧壁偏移所导致的段差至少包括该第二段差；以及将该第一线性轴的方向上所得的该平均值乘上负号和该第二线性轴的方向上所得的该平均值乘上负号即对应为该第一旋转轴的位置误差。6.如权利要求1所述的工具机的校正方法，其中该第二加工模式为：以该第二旋转轴旋转该工件，并使该工具机的刀具在固定状态下铣削该工件以形成第一加工曲面；以及使该刀具与该工件之间产生沿第二旋转轴的方向的位移后，使该刀具以绕圆方式铣削该工件以形成第二加工曲面，其中该刀具以绕圆方式铣削时的铣削深度设定成大于该刀具在固定状态下铣削时的铣削深度。
7.如权利要求6所述的工具机的校正方法，还包括：以该第二旋转轴旋转该工件第一旋转角度；以测量单元沿该第三线性轴的方向接触在该第一旋转角度下的该工件并测量该第一加工曲面的深度和该第二加工曲面的深度；计算在该第一旋转角度下的该第一加工曲面的深度与该第二加工曲面的深度之间的第一深度差；以该第二旋转轴旋转该工件第二旋转角度；以该测量单元沿该第三线性轴的方向接触在该第二旋转角度下的该工件并测量该第一加工曲面的深度和该第二加工曲面的深度；计算在该第二旋转角度下的该第一加工曲面的深度与该第二加工曲面的深度之间的第二深度差；以该第二旋转轴旋转该工件第三旋转角度；以该测量单元沿该第三线性轴的方向接触在该第三旋转角度下的该工件并测量该第一加工曲面的深度和该第二加工曲面的深度；以及计算在该第三旋转角度下的该第一加工曲面的深度与该第二加工曲面的深度之间的第三深度差。8.如权利要求7所述的工具机的校正方法，还包括：获得该测量单元与在该第一旋转角度下、在该第二旋转角度下及在该第三旋转角度下的该工件的该第一加工曲面之间接触的第一接触点、第二接触点及第三接触点的坐标；根据该第一接触点、该第二接触点及该第三接触点的坐标，计算该第一加工曲面对应的圆心坐标；根据该第一接触点的坐标和该第一深度差，计算该测量单元与在该第一旋转角度下的该工件的该第二加工曲面之间接触的第四接触点的坐标；根据该第二接触点的坐标和该第二深度差，计算该测量单元与在该第二旋转角度下的该工件的该第二加工曲面之间接触的第五接触点的坐标；根据该第三接触点的坐标和该第三深度差，计算该测量单元与在该第三旋转角度下的该工件的该第二加工曲面之间的第六接触点的坐标；根据该第四接触点、该第五接触点及该第六接触点的坐标，计算该第二加工曲面对应的圆心坐标；以及根据该第一加工曲面对应的圆心坐标与该第二加工曲面对应的圆心坐标，计算该第二旋转轴的位置误差，包含：比较该第一加工曲面对应的圆心坐标与该第二加工曲面对应的圆心坐标以计算出沿该第三线性轴的差量和沿该第二线性轴的差量，沿该第三线性轴的该差量和沿该第二线性轴的该差量即对应为该第二旋转轴的位置误差。9.一种校正系统，用以校正工具机，包括：工...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仲凯，陈志明，蔡淳宇，林岂臣，庄佳瑾，彭达仁，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：