一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法及检测工装技术

本发明专利技术涉及机械加工技术领域，具体地说，涉及一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法及检测工装，通过自制检测工装，并通过记录A轴、B轴与检测工装接触时的坐标值，计算出A轴轴线沿Z方向的分量Z0、沿Y方向的分量Y0，B轴轴线沿Z向的分量Z0'、沿X方向的分量X0，以及A轴轴线到B轴轴线沿Z方向的分量ΔZ0，补偿BA摆头立式五轴数控机床RTCP精度，操作简单、方便，检测效率高，测量精确，有效地避免了测量过程中人为因素导致的误差。人为因素导致的误差。人为因素导致的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法及检测工装


[0001]本专利技术涉及机械加工
，具体地说，涉及一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法及检测工装。

技术介绍

[0002]随着航空制造技术的不断进步，飞机零部件的设计越来越复杂，要求的加工精度要求不断提高，五轴数控机床由于具备保持刀具最佳切削状态，改善切削条件，有效避免刀具干涉，减少零部件装夹次数等优点，因此作为飞机零部件加工的主要设备。BA摆头立式五轴数控机床作为其中的一种结构类型，具备切削功率大，扭矩大等优势，通常用于钛合金、钢件等难切削材料的加工。其结构为：B轴绕Y轴旋转，A轴绕X轴旋转，且B轴旋转可以改变A轴旋转方向，也正是由于这种设计，导致BA两个摆头行程受限，常见的该类型机床一般为
±
30
°
。
[0003]RTCP精度作为五轴数控机床精度中主要的一项关键性技术指标，其重要性不言而喻。传统检测BA摆头五轴数控机床的RTCP精度的方法主要是利用球头检棒及千分表等工具进行人工检测，具体检查方法如下：
[0004]1.检查主轴端面中心点到A轴轴线垂线的矢量沿Z向的分量z0，假定球头检棒刀长值即到球心为l0，球头半径为r0，如图1所示，将球头检棒安装至主轴，沿Y向架设千分表，保持B＝0
°
位置将A摆至30
°
，移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δy1，同时记录机床Y向当前坐标值
·
y1，之后将机床Z向抬至安全高度，保持B＝0
°
将A摆至
‑
30
°
，再次移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δy2，使Δy1＝Δy2，同时记录机床Y向当前坐标值y2，则有z0＝y2‑
y1+2r0‑
l0。
[0005]2.检查A轴轴线到主轴轴线的公垂线，即沿Y方向的分量y0，如图2所示，沿Z向架设千分表，保持B＝0
°
位置将A摆至30
°
，移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δz1，同时记录机床Z向当前坐标值z1，之后将机床Z向抬至安全高度，保持B＝0
°
将A摆至
‑
30
°
，再次移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δz2，使Δz1＝Δz2，同时记录机床Z向当前坐标值z2，则有y0＝z2‑
z1。
[0006]3.检查主轴端面中心点到B轴轴线垂线的矢量沿Z向的分量z0'，与步骤
①
类似，沿Y向架设千分表，保持A＝0
°
位置将B摆至30
°
，移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δx1，同时记录机床X向当前坐标值x1，之后将机床Z向抬至安全高度，保持A＝0
°
将B摆至
‑
30
°
，再次移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δx2，使Δx1＝Δx2，同时记录机床X向当前坐标值x2，则有z0'＝x2‑
x1+2r0‑
l0。
[0007]4.检查B轴轴线到主轴轴线的公垂线，即沿X方向的分量，与步骤
②
类似，沿Z向架设千分表，保持A＝0
°
位置将B摆至30
°
，移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δz1'，同时记录机床Z向当前坐标值z1'，之后将机床Z向抬至安全高度，保持A＝0
°
将B摆至
‑
30
°
，再次移动机床，使检棒球头的最高点压表，记录压表读数Δz2'，使Δz1'＝Δz2'，同时记录机床Z向当前坐标值z2'，则有x0＝z2'
‑
z1'。
[0008]5.计算A轴轴线到B轴轴线的公垂线，即沿Z方向的分量Δz0，Δz0＝z0'
‑
z0。
[0009]由于上述方法需要多次人工手动移动机床实现球头压表，需要找球头最高点，还需将BA摆头分别旋转至特定位置，检测效率较低，检测过程中极易带入人为误差且不具备通用性。

技术实现思路

[0010]本专利技术针对上述检测效率较低、检测过程中极易带入人为误差且不具备通用性的问题，提出一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法及检测工装，通过自制检测工装，并通过记录A轴、B轴与检测工装接触时的坐标值，计算出A轴轴线沿Z方向的分量Z0、沿Y方向的分量Y0，B轴轴线沿Z向的分量Z0'、沿X方向的分量X0，以及A轴轴线到B轴轴线沿Z方向的分量ΔZ0，补偿BA摆头立式五轴数控机床RTCP精度，操作简单、方便，检测效率高，测量精确，有效地避免了测量过程中人为因素导致的误差。
[0011]本专利技术具体实现内容如下：
[0012]一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1：将检测工装放置在机床工作台上，沿XY平面、XZ平面、YZ平面依次找平后，将检测工装用螺钉固定在工作台上；
[0014]步骤2：旋转A轴，根据A轴与检测工装的第一接触面a和第二接触面b接触时的绝对值，得到主轴端面中心点到A轴轴线垂线的矢量，记为A轴轴线沿Z方向的分量Z0；
[0015]步骤3：旋转A轴，根据测量头与检测工装平面的第一测量面e和第二测量面f接触时的Z轴坐标值，得到A轴轴线到主轴轴线的公垂线，记为A轴轴线沿Y方向的分量Y0；
[0016]步骤4：旋转A轴，根据A轴与检测工装的第三接触面c和第四接触面d接触时的绝对值，得到主轴端面中心点到B轴轴线垂线的矢量，记为B轴轴线沿Z向的分量Z0'；
[0017]步骤5：旋转A轴，根据测量头与检测工装的第三测量面g和第四测量面h接触时的Z轴坐标值，得到B轴轴线到主轴轴线的公垂线，记为B轴轴线沿X方向的分量X0；
[0018]步骤6：计算A轴轴线到B轴轴线的公垂线，得到A轴轴线到B轴轴线沿Z方向的分量ΔZ0；
[0019]步骤7：将得到的分量Z0、分量Y0、分量Z0'、分量X0、分量ΔZ0输入至机床中对应参数中，修正机床的对应参数，补偿机床RTCP精度。
[0020]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤2具体包括以下步骤：
[0021]步骤21：将机床移动至设定位置，正向旋转A轴，直到测量头与检测工装的第一接触面a接触，记录当前A轴坐标的绝对值α1；
[0022]步骤22：反向旋转A轴，直到测量头与检测工装的第二接触面b接触，记录当前A轴坐标的绝对值α2；
[0023]步骤23：根据第一接触面a与第二接触面之间b的垂直距离L、主轴端面测量头的球头中心的垂直距离l、测量头的球头半径r，以及步骤21得到的A轴坐标的绝对值α1、步骤22得到的A轴坐标的绝对值α2，计算出主轴端面中心点到A轴轴线垂线的矢量沿Z向的分量Z0。
[0024]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤3具体包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将检测工装放置在机床工作台上，沿XY平面、XZ平面、YZ平面依次找平后，将检测工装用螺钉固定在工作台上；步骤2：旋转A轴，根据A轴与检测工装的第一接触面a(12)和第二接触面b(22)接触时的绝对值，得到主轴端面中心点到A轴轴线垂线的矢量，记为A轴轴线沿Z方向的分量Z0；步骤3：旋转A轴，根据测量头与检测工装平面的第一测量面e(11)和第二测量面f(21)接触时的Z轴坐标值，得到A轴轴线到主轴轴线的公垂线，记为A轴轴线沿Y方向的分量Y0；步骤4：旋转A轴，根据A轴与检测工装的第三接触面c(32)和第四接触面d(42)接触时的绝对值，得到主轴端面中心点到B轴轴线垂线的矢量，记为B轴轴线沿Z向的分量Z0'；步骤5：旋转A轴，根据测量头与检测工装的第三测量面g(31)和第四测量面h(41)接触时的Z轴坐标值，得到B轴轴线到主轴轴线的公垂线，记为B轴轴线沿X方向的分量X0；步骤6：计算A轴轴线到B轴轴线的公垂线，得到A轴轴线到B轴轴线沿Z方向的分量ΔZ0；步骤7：将得到的分量Z0、分量Y0、分量Z0'、分量X0、分量ΔZ0输入至机床中对应参数中，修正机床的对应参数，补偿机床RTCP精度。2.如权利要求1所述的一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤21：将机床移动至设定位置，正向旋转A轴，直到测量头与检测工装的第一接触面a(12)接触，记录当前A轴坐标的绝对值α1；步骤22：反向旋转A轴，直到测量头与检测工装的第二接触面b(22)接触，记录当前A轴坐标的绝对值α2；步骤23：根据第一接触面a(12)与第二接触面b(22)之间的垂直距离L、主轴端面测量头的球头中心的垂直距离l、测量头的球头半径r，以及步骤21得到的A轴坐标的绝对值α1、步骤22得到的A轴坐标的绝对值α2，计算出主轴端面中心点到A轴轴线垂线的矢量沿Z向的分量Z0。3.如权利要求1所述的一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：步骤31：将机床移动至设定位置，正向旋转A轴，记录A轴正向旋转角度绝对值θ2；步骤32：移动Z轴，直到测量头与检测工装平面第一测量面e(11)接触，记录当前Z轴坐标值Z2；步骤33：反向旋转A轴，记录A轴反向旋转角度绝对值θ1；步骤34：移动Z轴，直到测量头与检测工装平面第二测量面f(21)接触，记录当前Z轴坐标值Z1；步骤35：根据第一接触面a(12)与第二接触面b(22)之间的垂直距离L、测量头的球头半径r，以及步骤31得到的A轴正向旋转角度绝对值θ2、步骤32得到的Z轴坐标值Z2、步骤33得到的A轴反向旋转角度绝对值θ1、步骤34得到的Z轴坐标值Z1，计算出A轴轴线沿Y方向的分量Y0。4.如权利要求1所述的一种BA摆头立式五轴数控机床精度补偿方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：步骤41：将机床主轴移...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆，刘均，魏娟，李杰，李松，谯成，吴琦，马振博，王浩，
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：