一种双转台结构的五轴加工中心精度检测方法技术

一种双转台结构的五轴加工中心精度的检测方法，所述方法包括以下步骤：设计五轴联动的机床运动曲线，并通过所述机床运动曲线获取机床理论运动曲线方程；安装检测仪器，将所述机床理论运动曲线方程转变为驱动机床运动的代码，操纵机床运行，在机床运动过程中采集球杆仪长度变化数据；获取所述球杆仪长度变化数据与机床误差之间的误差模型；根据采样数据和所述误差模型，计算双转台结构五轴加工中心的二十项误差；通过所述二十项误差对机床部件间的装配进行调整。采用本方法，仪器安装和调试操作简单，测量时间较短，使用器材简便，降低了检测成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及五轴加工中心精度的检测，特别涉及一种双转台结构的五轴加工中心精度的检测方法。
技术介绍
五轴加工中心对于复杂型面的加工有巨大的效率优势，被广泛应用于精密模具，以及航空航天工业中精密零件的生产加工。几何精度是高精度机床，特别是多轴加工中心的重要性能指标。一台五轴加工中心从出厂到交付用户使用，往往要经过多次的精度检测与调整，才能通过验收并应用于生产。根据相关检测标准，使用传统的检测方法，需要利用直线尺、水平仪、分度台和干涉仪等多种工具，对五轴加工中心运动轴的几何精度逐个逐项进行检测，器材成本高，检测效率低，并不符合用户的实际需要。 具有双转台结构(TTTRR型)的五轴加工中心由于其结构相对简单，成本较低，是生产中使用最多的一种。针对这种加工中心，国内外学者提出了多种几何精度检测方法。(I)W. T. Lei和Y. Y. Hsu提出了一种利用3D Probe进行五轴加工中心检测的方法(参见W. T. Lei，Y. Y. Hsu，利用3D Probe对五轴加工中心的精度检测方法(I.设计与建模，II.误差估计)，International Journal of Machine Tools Manufacture, 2002(42) : 1153-1170)。(2)Ming-Tzong Lin和Yi-Tsung Lee等人提出了一种利用四象限探测仪和激光干涉仪检测带有倾斜工作台的五轴加工中心几何精度的方法(参见Ming-TzongLin, Yi-Tsung Lee等，带倾斜工作台的五轴加工中心几何误差的分析与补偿，2011IEEE/ASME International Conference on Advanced IntelligentMechatronics(AIM201I)Budapest, Hungary, July 3-7,2011)。(3)Soichi Ibaraki, Chiaki Oyama 和 Hisashi Otsubo 提出了一 种利用R-test进行五轴加工中心旋转轴的几何误差检测方法(参见Soichi Ibaraki,Chiaki Oyama, Hisashi Otsubo,利用静态R-test构建五轴加工中心旋转轴的误差，InternationalJournal of Machine Tools&Manufacture, 2011(51):190 - 200)。(4)付璇，田怀文和朱绍维提出了多路径球杆仪误差检测的方法，使用球杆仪在多个检测路径上分别检测不同的运动轴几何精度(参见付璇，田怀文和朱绍维，五轴数控机床旋转轴几何误差测量与建模，机械设计与制造，2011 (2) : 157-159)。(5)Dong-Mok Lee等人提出了一种利用球杆仪进行误差检测的方法，需要进行多个路径和多个位置的装卡，针对的是带旋转头的五轴加工中心，效率较低(参看Dong-MokLee^, Identification and Measurement of Geometric Errors for aFive-axis MachineTool with a Tilting Head using a Double BalI-bar, INTERNATIONAL JOURNAL OFPRECISION ENGINEERING ANDMANUFACTURING 2011，12 (2):337-343)。(6) Masaomi Tsutsumi和Akinori Saito米用球杆仪针对五轴加工中心其中8项误差提出了四轴联动测量五轴加工中心误差的方法。(参看Masaomi Tsutsumi,Akinori Saito， Identification of angular and positional deviations inherentto 5-axismachining centers with a tiIting-rotary table by simultaneousfour—axis controlmovements， International Journal of Machine Tools &Manufacture2004(44):1333-1342)。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足文献(I)中提出的使用3D Probe的检测方法，相对于球杆仪来说仪器成本较高，并且3D Probe的探头属于易破损元件，在操作失误情况下容易造成较大的经济损失。文献(2)中提出的测量方法，需要同时使用两种测量仪器，并且需要配合使用，在仪器安装和调试时比球杆仪难度更大。文献(3) (4) (5)中提出的检测方法，均需要在多个测量路径上进行多次测量，并且在测量路径转变时要重新对仪器进行校正，造成测量时间更长。 文献(6)中只针对8项几何误差提出了四轴联动的检测方法，没有包含五轴加工中心旋转轴所具有的全部误差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双转台结构的五轴加工中心精度的检测方法，仪器安装和调试操作简单，测量时间较短，使用器材简便，降低检测成本，详见下文描述一种双转台结构的五轴加工中心精度的检测方法，所述方法包括以下步骤(I)设计五轴联动的机床运动曲线，并通过所述机床运动曲线获取机床理论运动曲线方程；(2)安装检测仪器，将所述机床理论运动曲线方程转变为驱动机床运动的代码，操纵机床运行，在机床运动过程中采集球杆仪长度变化数据；(3)获取所述球杆仪长度变化数据与机床误差之间的误差模型；(4)根据采样数据和所述误差模型，计算双转台结构五轴加工中心的二十项误差;(5)通过所述二十项误差对机床部件间的装配进行调整。所述将所述机床理论运动曲线方程转变为驱动机床运动的代码，操纵机床运行，在机床运动过程中采集球杆仪长度变化数据具体为I)设定采样位置和采样次数，将所述机床理论运动曲线方程转变为驱动机床运动的代码；2)获取球杆仪长度变化量Λ R、主轴侧球心在采样位置的理论位置坐标P1 (t)和工作台侧球心在采样位置的理论位置坐标P2 (t)。所述获取所述球杆仪长度变化数据与机床误差之间的误差模型具体为I)定义待检测机床的坐标系和误差项；2)构建球杆仪球心位置变动与机床20项误差项之间的模型；3)构建球杆仪球心位置变动与球杆仪长度变化之间的关系。所述构建球杆仪球心位置变动与机床20项误差项之间的模型具体为I)分别建立局部坐标系Op与参考坐标系Or间的变换矩阵lrTp, Oc与参考坐标系Or间的变换矩阵1Tw:2)根据变换矩阵lrTp和Iw分别计算Or坐标系下与主轴相连的球杆仪球心以及与工作台相连的球杆仪球心坐标向量3)计算与工作台相连的球杆仪球心在Or坐标系下的位置误差。本专利技术提供的技术方案的有益效果是通过为机床设计运动曲线，在机床运动过程中采集球杆仪实际长度与理论长度之间的误差，推导球杆仪长度变化与机床误差之间的数学模型，最后经过数据处理终端的运算，得出机床误差；并对机床误差进行调整；采用本方法仪器安装和调试操作简单，测量时间较短，使用器材简便，降低了检测成本。附图说明图I为双转台结构的五轴加工中心示意图；图2a为机床运动曲线示意图；·图2b为图2a在XY平面的投影；图2c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双转台结构的五轴加工中心精度的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）设计五轴联动的机床运动曲线，并通过所述机床运动曲线获取机床理论运动曲线方程；（2）安装检测仪器，将所述机床理论运动曲线方程转变为驱动机床运动的代码，操纵机床运行，在机床运动过程中采集球杆仪长度变化数据；（3）获取所述球杆仪长度变化数据与机床误差之间的误差模型；（4）根据采样数据和所述误差模型，计算双转台结构五轴加工中心的二十项误差；（5）通过所述二十项误差对机床部件间的装配进行调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何改云，郭龙真，刘欣，刘佩佩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：