[发明专利]五轴机床结构误差自动测量补偿的方法及校正装置

说明书

五轴机床结构误差自动测量补偿及校正方法，在机床工作台上安装五轴校正块，五轴校正块包括基准方台和基准圆环，基准方台的侧面和顶面平行于机床的坐标轴；建立五轴误差模型，获得结构误差在X、Y、Z方向上的误差分量、、，以及主轴轴向误差L_SPD；使用机床数控系统启动五轴结构误差自动测量循环宏程序，测量机床的旋转轴轴线角度误差及旋转轴轴线与主轴轴线的位置误差；并测量所述主轴轴向误差；将测量得到的主轴轴线结构误差及主轴轴向误差代入建立好的五轴五轴误差模型，在机床数控系统的插补周期中补偿至各个运动坐标轴。本发明还公开一种五轴机床结构误差的自动测量及补偿的校正装置，实现五轴机床结构误差的自动测量和补偿。

技术领域

本发明涉及一种数控机床结构误差测量技术，尤其是涉及一种五轴联动旋转轴几何结构误差的自动测量和实时补偿的五轴机床结构误差自动测量补偿的方法及校正装置。

背景技术

高档五轴联动数控机床对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业，有着举足轻重的影响力。五轴机床的加工精度在一定程度上，象征着一个国家制造业的水平。近年来，国内外学者在五轴机床误差检测和补偿方面做了大量的工作，在机床的控制系统误差、温度变化误差、机械尺寸误差等领域已取得了一定成果。其中，在机床结构误差方面，即机床零件的加工误差、装配误差及使用造成的磨损，会导致机床在加工过程中产生定位误差，影响零件的加工质量。

其中，为降低机床结构误差对加工产生的影响，机床制造商需要通过千分表和标准芯棒对其进行人工测量，并通过机床零件的不断修调，将结构误差控制在一定的范围内以提高机床加工精度；基于球杆仪或AxisSetTM等硬件进行误差数据采集和计算，对机床的运动学模型修正后，提高机床的定位精度。

现有的数控机床的结构误差检测技术分为人工测量和自动测量两种。其中，人工测量的方式费时费力，效率低下；自动测量技术一般基于数控系统外的第三方的测量装置和测量程序，仅实现误差检测功能，无法实现误差补偿,且成本高昂。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种五轴机床结构误差自动测量补偿的方法及校正装置，实现了五轴机床的结构误差的自动测量和实时补偿。

本发明的技术解决方案是：

一种五轴机床结构误差自动测量补偿的方法，其中，

在机床工作台上安装五轴校正块，所述五轴校正块包括基准方台和基准圆环，所述基准方台的侧面和顶面平行于所述机床的坐标轴，作为误差测量的基准面；

建立五轴误差模型，包括转动关节的结构误差和主轴因热伸长的主轴轴向误差，获得结构误差在X、Y、Z方向上的误差分量δ_X、δ_Y、δ_Z，以及主轴轴向误差L_SPD；

使用机床数控系统的测量指令，启动五轴结构误差自动测量循环宏程序，测量所述机床的旋转轴轴线角度误差及旋转轴轴线与主轴轴线的位置误差；并测量所述主轴轴向误差；

将测量得到的所述主轴轴线位置误差及主轴轴向误差代入建立好的五轴误差模型，在所述机床数控系统的插补周期中补偿至各个运动坐标轴。

一种五轴机床结构误差自动测量补偿的校正装置，其中，所述校正装置包括基座、安装底座、基准方台、基准圆环；所述基座固定在机床工作台上，所述基准方台的侧面和顶面平行于所述机床的坐标轴；所述基准圆环为用于测头的校正的测量基准；是基准方台的侧面和顶面为误差测量的基准面。

由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：