[发明专利]补偿计算机数字控制机加工系统的尺寸精度的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种用于计算4轴计算机数字控制(CNC)机器的全局和局部偏移的系统和方法。

背景技术

计算机数字控制(CNC)机加工系统通常用于工业环境中以根据预定图纸精确地机加工零件。往往这些图纸在计算机辅助设计软件包中生成并且可以以工程图的形式呈现。CNC机加工系统可以根据指令的组合序列运行(例如G码)，其指示系统通过移动可控的切削刀具来机加工零件。在运行期间，系统可以监控零件和刀具的实时位置，且可以经由精确伺服电机控制来控制它相对于零件的位置。零件可以保持或夹在夹具中，夹具又被定位在机加工台上。

发明内容

一种用于补偿CNC机加工系统的尺寸精度的电子系统，包括：CNC机加工系统，配置为机加工多个结构部到零件中；尺寸测量设备，配置为测量零件的多个尺寸，并提供对应于测量尺寸的输出；以及补偿处理器，与CNC机加工系统和尺寸测量设备通信。CNC机加工系统具有多个坐标系和局部偏移，且至少一个结构部被分配局部偏移。补偿处理器被配置为接收来自尺寸测量设备的输出，计算多个CNC偏移，以及将偏移提供到CNC机加工系统，该多个CNC偏移包括至少一个局部偏移。在一个实施例中，尺寸测量设备是坐标测量机，且CNC机加工系统是4轴CNC铣床。

补偿处理器可配置为通过计算在测得的零件尺寸和相应标称尺寸之间的多个偏差；将偏差从坐标测量机(“CMM”)坐标系转换到CNC机加工系统的机加工坐标系；以及确定最小化后续偏差的多个CNC偏移来计算多个CNC偏移。此外，补偿处理器可以根据加权算法给偏差加权，譬如通过将偏差除以提供的公差。

补偿处理器可以用以下方式确定最小化后续偏差的多个CNC偏移：计算全局偏移；分析地应用全局偏移到联立方程的派生系统，所述联立方程将偏差与机加工坐标系关联；和计算残余偏差；以及根据残余偏差计算局部偏移。在一个实施例中，全局偏移可通过在联立方程组中优化多个全局CNC偏移变量而计算。此外，处理器可以通过一系列全局和局部偏移计算迭代。

一种用于补偿CNC机加工系统的尺寸精度的电子方法，包括：通过接口接收设置信息；通过接口从坐标测量机接收测量数据；根据设置信息和测量数据计算多个CNC偏移；以及输出多个CNC偏移。设置信息可以包括结构部描述信息和零件信息，且测量数据可以涉及一个或多个被机加工零部件的测量尺寸。结构部描述信息可以相似地包括多个结构部记录，其每一个对应于由CNC机加工系统机加工的相应结构部。

在一个实施例中，多个CNC偏移可以包括全局偏移和局部偏移。全局偏移可以包括例如，台偏移、夹具偏移或角度偏移。此外，局部偏移可以配置为或分配到具有严格尺寸公差的结构部。

结构部描述信息可以包括多个结构部记录，其每一个结构部记录对应于由CNC机加工系统机加工的相应结构部。

计算多个CNC偏移可以包括：根据测量数据和结构部描述信息计算一个或多个结构部偏差；将结构部偏差从CMM坐标系转换为CNC机加工系统的坐标系中的多个全局CNC偏移变量；以及优化全局CNC偏移变量以最小化结构部偏差。此外，加权算法可以被应用到一个或多个结构部偏差以在优化全局CNC偏移变量时修改尺寸的影响。加权算法可以，例如将计算的结构部偏差除以接收自结构部描述设置信息的公差。

将结构部偏差转换为多个全局CNC偏移变量可以包括得到一组冗余联立方程组，以及删除对最终答案没有影响的方程。此外，计算多个CNC配置还可以包括分析地应用优化全局偏移变量到联立方程的派生系统并计算残余偏差；以及根据残余偏差计算局部偏移变量。此外，该方法还可以包括通过一系列全局和局部偏移计算迭代。

当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。

附图说明

图1是用于补充机加工的零件的尺寸精度的系统的示意图；

图2是具有多个结构部的零件的示意性俯视图；

图3A是具有A台的4轴CNC铣床的示意性透视图；

图3B是具有B台的4轴CNC铣床的示意性透视图；

图3C是具有C台的4轴CNC铣床的示意性透视图；

图4是坐标测量机的示意性透视图；

图5是用于从CMM测量数据计算CNC校准偏移的计算机化方法的实施例的流程图；

图6是提供到补偿处理器的接口的设置信息和CMM数据的图；

图7是用于计算CNC校准偏移的计算机化方法的实施例的流程图；