在车床上进行工件尺寸在线测量的方法技术

本发明专利技术公开了一种在车床上进行工件尺寸在线测量的方法，包括：（1）建立标定工装；（2）以标定工装球心建立坐标系，获得测球球心的X和Z方向刀具偏置长度；（3）根据确定的测球中心零点，控制车床测头分别从不同的法向方向触碰标定球，获得车床测头在各个方向上的过冲误差δ；（4）利用测头触碰标定工装的标定面，得到标定面的读取坐标值，进一步可获得该标定面的测量值，并根据该测量值与该标定面的理论值得到测量误差；（5）根据测量误差对X和Z刀具偏置长度进行修正，即可获得准确的测头中心与工件零点的相对刀长，完成标定。本发明专利技术的方法使加工中的零件的检测精度得到很大的提高，可以编制成标定检测宏程序，应用方便，检测精度高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括：（1）建立标定工装；（2）以标定工装球心建立坐标系，获得测球球心的X和Z方向刀具偏置长度；（3）根据确定的测球中心零点，控制车床测头分别从不同的法向方向触碰标定球，获得车床测头在各个方向上的过冲误差δ；（4）利用测头触碰标定工装的标定面，得到标定面的读取坐标值，进一步可获得该标定面的测量值，并根据该测量值与该标定面的理论值得到测量误差；（5）根据测量误差对X和Z刀具偏置长度进行修正，即可获得准确的测头中心与工件零点的相对刀长，完成标定。本专利技术的方法使加工中的零件的检测精度得到很大的提高，可以编制成标定检测宏程序，应用方便，检测精度高。【专利说明】
本专利技术涉及车床加工中的在线检测领域，具体涉及一种在车床上进行工件尺寸在线检测的方法，适用于外表面和/或内壁面的截面为斜线或曲面的零件的在线检测标定误差和测量误差消除。
技术介绍
在车床车削加工中，对于截面为斜线或曲面的回转体零件，在进行在线检测时，通常按如图1所示的方式进行，将截面为斜线或曲线圆弧线的工件直径理论值D转换成测头在该点检测的理论值D1，进行X或Z方向的检测，数控系统只进行测头在该点检测的实际值与理论值Dl比较，记录误差。以上方案在工艺试验和生产中存在如下问题:在与Z轴的斜度或曲线曲率角比较小时，检测精度较高，当斜度和曲线曲率角较大时，检测精度较低，误差往往超过0.2以上。实际上，机床测头从某种意义上讲，是一个重复精度很高的触发开关，为保证其工作的稳定性，测球接触工件后要经过一段微小的距离才能发出信号，这段位移如不加以补偿会带来测量误差。并且测头发出接触信号后，要经过接口处理，然后再送到数控系统进行处理，这些处理过程总需要一定的时间，信号处理的延时也可能带来一定的测量误差。鉴于上述原因，要使用测头得到正确的测量结果，在使用测头前首先要对测头进行标定，通过对测头进行标定，将获得测头的有关误差修正参数，在进行实际测量时对有关误差进行补偿，获得满意的测量精度。现有技术中存在利用对测头进行标定的方法来继续在线检测，比如雷尼绍公司的车床用测头宏程序，但是，该方案中仅提供了水平和垂直方向的截面的检测方案测量方法，即只进行了 X和Z方向标定，由于测头与工件为非法向接触，曲面角度各自不同，测头前端探针与检测面触点也会不同，曲率角度越大，测头触发前运动越不稳定，并且常规的标定及误差补偿方法都是以测头探针球面触点进行换算的，因此需要对不同角度偏移造成的误差进行换算，该误差的计算方法比较复杂，难以快速准确地得到测量结果。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种截面为斜线或曲线的车削回转体零件的在线测量方法，通过标定球标定获得测头的过冲误差，并通过以测球中心作为测算基础点，从而解决难于各种不同角度的测量以及测量误差换算复杂的问题。实现本专利技术的目的所采用的具体技术方案:一种，利用车床测头触碰工件外表面或内壁面以精确测量其尺寸，其特征在于，该方法包括标定步骤和利用该标定步骤得到的准确测头中心位置和过冲误差进行实际测量的步骤，其中，所述标定步骤包括:(1)首先建立标定工装，其中标定球或标定凹弧设置在一端；(2)以标定工装球心建立坐标系，以车床测头测球X和Z方向的极限边缘对刀输入X和Z方向刀具偏置长度，然后换算为测球球心的X和Z方向刀具偏置长度，从而建立测头中心与工件零点的相对刀长，确定测球的中心零点；(3)初步确定过冲误差，即根据上述确定的测球中心零点，控制车床测头分别从不同的法向方向触碰所述标定球或标定凹弧，通过读取的当前坐标值获得车床测头在各个方向上的过冲误差S ；(4)利用测头触碰标定工装的标定面，得到标定面的读取坐标值，再根据该标定面的法向方向对应的过冲误差，可获得该标定面的测量值，并根据该测量值与该标定面的理论值得到测量误差；(5)根据该测量误差对步骤(2)中的X和Z刀具偏置长度进行修正，即可获得准确的测头中心与工件零点的相对刀长，从而完成标定。作为本专利技术的改进，所述的步骤(3)和(4)可多次循环执行，以得到精确的所述测量误差。作为本专利技术的改进，所述步骤(2)中换算为测球球心X和Z方向的刀具偏置长度的具体过程为:首先，测头从车床Z方向或X方向触发标定工装的标定面，得到Z方向或X方向的刀具读取长度；然后，该读取长度减去测球半径值以及预设的触发过冲误差，即可得到测球球心的Z方向或X方向的刀具偏置长度。作为本专利技术的改进，所述预设的触发过冲误差为0.02mm。作为本专利技术的改进所述步骤(3)中的过冲误差5通过如下公式计算:5= yl(X0/2)2 +ZOl2 - (D0 + d) /2(I)或【权利要求】1.一种，利用车床测头触碰工件外表面或内壁面以精确测量其尺寸，其特征在于，该方法包括标定步骤和利用该标定步骤得到的准确测头中心位置和过冲误差进行实际测量的步骤，其中，所述标定步骤包括: (1)首先建立标定工装，其中标定球或标定凹弧设直在一端； (2)以标定工装球心建立坐标系，以车床测头测球X和Z方向的极限边缘对刀输入X和Z方向刀具偏置长度，然后换算为测球球心的X和Z方向刀具偏置长度，从而建立测头中心与工件零点的相对刀长，确定测球的中心零点； (3)初步确定过冲误差，即根据上述确定的测球中心零点，控制车床测头分别从不同的法向方向触碰所述标定球或标定凹弧，通过读取的当前坐标值获得车床测头在各个方向上的过冲误差S ； (4)利用测头触碰标定工装的标定面，得到标定面的读取坐标值，再根据该标定面的法向方向对应的过冲误差，可获得该标定面的测量值，并根据该测量值与该标定面的理论值得到测量误差； (5)根据该测量误差对步骤(2)中的X和Z刀具偏置长度进行修正，即可获得准确的测头中心与工件零点的相对刀长，从而完成标定。2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述的步骤(3)和(4)可多次循环执行，以得到精确的所述测量误差。3.根据权利要求1或2所述的一种，其特征在于，所述步骤(2)中换算为测球球心X和Z方向的刀具偏置长度的具体过程为:首先，测头从车床Z方向或X方向触发标定工装的标定面，得到Z方向或X方向的刀具读取长度；然后，该读取长度减去测球半径值以及预设的触发过冲误差，即可得到测球球心的Z方向或X方向的刀具偏置长度。4.根据权利要求3所述的一种，其特征在于，所述预设的触发过冲误差为0.02mm。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种，其特征在于，所述步骤(3)中的过冲误差δ通过如下公式计算: δ = v(X0l/2)2 +ZOl2 - (DO + d) /2I) 或 δ = ^(Χ0/2)2 +Ζ0\2 - (DO - d) /2(II) 其中，DO为标定球或标定凹弧直径，d为测头直径，(X01, Z01)为读取的当前坐标值。6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种，其特征在于，所述步骤(3)中，所述法向方向是标定球或标定凹弧表面的法向方向，对应各法向方向的过冲误差可存储于车床存储器中。7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种，其特征在于，所述步骤(4)中，标定面的法向方向与Z方向角度为0°或90°。8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种，其特征在于，所述实际测量步骤中，包括按照工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在车床上进行工件尺寸在线测量的方法，利用车床测头触碰工件外表面或内壁面以精确测量其尺寸，其特征在于，该方法包括标定步骤和利用该标定步骤得到的准确测头中心位置和过冲误差进行实际测量的步骤，其中，所述标定步骤包括：（1）首先建立标定工装，其中标定球或标定凹弧设置在一端；（2）以标定工装球心建立坐标系，以车床测头测球X和Z方向的极限边缘对刀输入X和Z方向刀具偏置长度，然后换算为测球球心的X和Z方向刀具偏置长度，从而建立测头中心与工件零点的相对刀长，确定测球的中心零点；（3）初步确定过冲误差，即根据上述确定的测球中心零点，控制车床测头分别从不同的法向方向触碰所述标定球或标定凹弧，通过读取的当前坐标值获得车床测头在各个方向上的过冲误差δ；（4）利用测头触碰标定工装的标定面，得到标定面的读取坐标值，再根据该标定面的法向方向对应的过冲误差，可获得该标定面的测量值，并根据该测量值与该标定面的理论值得到测量误差；（5）根据该测量误差对步骤（2）中的X和Z刀具偏置长度进行修正，即可获得准确的测头中心与工件零点的相对刀长，从而完成标定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓兵，杨建华，赵凯，熊大成，
申请(专利权)人：湖北三江航天险峰电子信息有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42