机床校准方法技术

本发明专利技术描述了一种为机床校准定义基准点的方法，所述机床包括相对于第二部分(4)移动的第一部分(8)。所述机床的所述第一部分(8)包括校准设备(19)，该校准设备包括至少第一校准物体(20；30)和第二校准物体(22；32)。所述机床的所述第二部分(4)包括测量探头(18)。所述方法包括步骤：利用所述测量探头(18)测量所述第一校准物体和所述第二校准物体每一个的表面上的多个点的位置。利用这些测量结果建立所述第一校准物体的位置和所述第二校准物体的位置。为所述校准设备(19)定义基准测量点(I)，所述基准测量点相对于所述第一和第二校准物体的建立位置具有固定位置。所述校准物体可以包括球体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及机床校准，具体来说，涉及机床校准或者校准检查时使用的方法，所述机床采用包括至少第一和第二校准物体的校准设备。
技术介绍
计算机数控(CNC)机床为人所熟知，并且用于广泛的制造工业中。现在，这些机床通常包括心轴或者由回转头部携带的铣刀和/或用来保持工件的多轴旋转工作台。这种机床在计算机控制下的操作允许利用全部自动化的工艺加工复杂的零件。这种机床越来越多地与测量探头一起使用，以允许自动检查切削出的零件。在需要测量循环时，测量探头通常装载到机床的心轴中，然后由机床相对于工件移动，以允许测量工件表面上的多个点。虽然机床通常在其制造过程中由技术人员手动预先校准，但是这一过程耗费时间并且容易产生人为误差。而且终端使用者也希望执行额外的自动化校准过程。在利用机床实施高精度加工和/或测量循环时，尤其面临这种情况。采用测量探头的机床校准过程的示例在W02007/068912中存在概述。具体来说， W02007/068912所概述的各种方法允许通过在两个或更多个不同的旋转取向下，测量特征件(诸如校准球体)的位置来建立一个或多个旋转轴。这种过程可以用来找到例如心轴中心线和/或回转头部或者回转工作台机床的轴线或旋转轴的位置。以前还在EP1696^9中描述了如何通过比较测得的球体中心的位置与机床控制器计算的名义球体中心的位置来建立与机床运动有关的定位误差。具体来说，EP1696289描述了将尺度已知的单一测量球体安装到机床的旋转工作台。利用测量探头测量球体表面上的多个点，由此确定球体中心的位置。然后在控制器的控制下将旋转工作台转动已知的距离。控制器根据工作台移动的已知距离计算球体中心的新的(名义)位置。利用测量探头重新测量球体中心的位置，并且测得的球体中心位置和名义球体中心位置之间的差值提供了定位偏差，即控制器有多精确地定义位置的量度。虽然EP1696^9中描述的方法允许评估特定的机床误差，但是本专利技术的专利技术人发现这种方法的缺陷在于，校准球体必须精度非常高地放置在机床运动部分上的期望位置， 以便精确建立特定类型的定位误差。具体来说，在特定的情况下，已经发现了无法正确定位球体将降低测量精度。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种在机床校准或校准检查时使用的方法，所述机床包括相对于第二部分移动的第一部分，所述机床的所述第一部分包括校准设备，该校准设备包括至少第一校准物体和第二校准物体，所述机床的所述第二部分包括测量探头， 其中所述方法包括步骤(i)利用所述测量探头测量所述第一校准物体和所述第二校准物体每一个的表面上的多个点的位置；(ii)利用所述步骤(i)的测量结果建立所述第一校准物体的位置和所述第二校准物体的位置；和(iii)为所述校准设备定义基准测量点，所述基准测量点相对于所述步骤(ii)中建立的所述第一校准物体的位置和所述第二校准物体的位置具有固定位置。因此，本专利技术包括在机床校准或校准检查时使用的方法。应该注意，术语机床指的是加工(例如，切削和/或铣削零件)的机器，但是不包括单纯实现测量功能的专用的坐标测量仪(CMM)。在实施本专利技术时，所述机床包括第一部分，所述第一部分包括相对于第二部分移动的校准设备，所述第二部分包括测量探头。在下面更为详细描述的优选实施例中，所述第一部分包括旋转工作台，包括第一校准球体和第二校准球体的校准设备连接到所述旋转工作台，在这种示例中，所述第二部分可以包括保持在所述机床的心轴中的测量探头。在本方法的步骤(i)中，所述机床的所述第二部分的所述测量探头用于测量所述第一校准物体的表面上的多个点或者一组点的位置，并且测量所述第二校准物体的表面上的多个点或者一组点的位置。这种测量过程可能涉及移动所述机床的所述第一部分和/或所述第二部分，以允许所述测量探头与所述校准物体形成要求的表面感知关系。这可能例如包括将所述测量探头的探针末端接触所述校准设备的所述校准物体的表面上的点。在机床坐标系统中测量的所获取的所述数组表面点用在步骤(ii)中，分别建立所述第一校准物体的位置和所述第二校准物体的位置。如果所述校准物体为球体，则可以在该步骤中利用球体最佳拟合法从所述多个表面位置测量结果确定球体中心的位置。在步骤(ii)中找到所述第一和第二校准物体的位置之后，执行步骤(iii)，其中定义基准测量点，所述基准测量点相对于所述第一和第二校准物体的位置具有固定位置。 换句话说，在局部坐标系统中，相对于所述第一和第二校准物体的测量位置定义基准测量点。该基准测量点例如可以定义为在步骤(ii)中建立的所述第一和第二校准物体的位置 (例如，球体中心)之间处于特定距离的点。在步骤(iii)中，在所述局部坐标系统中定义的所述基准测量点将因此随着所述机床的所述第一部分在机床坐标系统中移动。利用本专利技术的方法找到的基准测量点可以用作机床校准或校准检查的任何方法的一部分。例如，利用本专利技术的方法建立的所述基准测量点可以代替单一校准物体的测量位置，用在任何已知的校准或校准检查方法中。根据本专利技术，脱离校准物体但是相对于校准物体具有已知位置，这种为校准设备建立基准测量点的能力，可以用在不同类型的校准过程中，并且具有众多显著优势。具体来说，所述基准测量点可以相对于所述校准设备的所述校准物体设置在任何期望的位置。这样做的优势在于，允许为机床工作空间内的要求的位置找到位置或定位误差，而不需要精确定位所述校准设备。例如，可以相对于特定平面或者在距离旋转轴的特定半径处确定定位误差，正如以下更为详细地描述。这样允许在需要进行测量的机床区域中或者工件上的特征需要切削的机床区域中测量定位误差。本专利技术的方法可以利用任何已知类型的机床来实现。优选地，所述机床的所述第一部分相对于所述机床的所述第二部分围绕至少一个旋转轴转动。可以由包括至少一个旋转轴的所述机床的所述第一部分和/或所述第二部分提供所述第一和第二部分之间的至少一个相对旋转轴。所述机床的所述第一部分可以方便地包括旋转单元，诸如旋转工作台、 耳轴或者托架。所述旋转单元可以围绕一个轴、两个轴或者两个以上的轴转动。所述第二部分例如可以包括回转头部单元。所述回转头部单元可以围绕一个轴、两个轴或者两个以上的轴转动。如果所述第一部分相对于所述第二部分转动，则所述步骤(i)中获取的测量结果可以在所述机床的所述第一部分相对于所述机床的所述第二部分旋转到第一取向的情况下方便地进行。换句话说，在获取所述步骤(i)的测量结果的同时，所述机床的所述第一部分和所述第二部分之间的相对角度取向优选固定。所述第一和第二部分之间的非旋转运动，例如沿着多个线性轴的相对运动，则可以在步骤(i)中用于将所述测量探头与所述校准设备形成要求的表面感知关系，以允许测量所述第一校准物体和所述第二校准物体每一个的表面上的多个点。优选，所述方法包括步骤相对于所述机床的所述第二部分将所述机床的所述第一部分围绕至少一个旋转轴转动，由此所述机床的所述第一部分相对于所述机床的所述第二部分放置在第二取向。然后可以利用所述测量探头执行这样的步骤测量所述第一校准物体和第二校准物体每一个的表面上的多个点的位置。然后利用这些表面测量结果建立所述第一校准物体的新位置和所述第二校准物体的新位置。然后可以从所述第一校准物体和所述第二校准物体的所述新位置具有优势地确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·约翰·罗杰斯，詹姆斯·亚瑟·哈特利，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：