[发明专利]一种辨识四轴加工中心几何精度的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及加工中心几何精度检测领域，特别涉及一种辨识四轴加工中心几何精度的检测方法。

背景技术

四轴加工中心从数控铣床发展而来，通过三轴或三轴以上的联动控制、自动交换加工刀具，可以在一次装夹中完成多道工序的加工。几何精度是高精度加工中心的重要性能指标。一台四轴加工中心需要经过多次精度检测和调整，通过验收之后才能交付给用户使用。检测机床的几何误差与运动误差常用以下两种方式：通过检测仪器测量刀具相对于工作台的微位移误差获取机床误差，或者通过检测精加工试件的几何误差、尺寸误差、表面粗糙度评价机床误差。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，对四轴加工中心的运动轴的几何精度逐个逐项的进行检测，器材成本高，检测效率低，并不符合用户的实际需要，因此需要设计一种专用试件检测机床精度，提高检测效率。

国内外学者对于通过加工检测试件来辨识五轴加工中心的几何精度做了大量的研究。

(1)NAS979标准中提供了一种在实际加工情况下检测多轴加工中心精度的标准方法，所用的试件为圆锥台型试件。这种方法是国内外数控加工中心精度验收的常用方法，通过评价圆锥台试件加工后的圆度、锥角、尺寸精度，检测机床的综合精度。

(2)Soichi Ibaraki,Masahiro Sawada,Atsushi Matsubara，Tetsuya Matsushita等人设计了一种检测试件，用以检测工件回转式五轴加工中心回转轴A、C的几何精度与运动精度。主要原理是，通过在回转台对称位置进行相同的加工，评价两加工特征的相对误差，推导机床几何精度与运动精度。这种检测方法的缺点是，必须在14个加工位置加工7对表面，才能全面反映机床的几何精度。（参见Soichi Ibaraki et al，加工测试五轴加工中心的运动误差，Precision Engineering34（2010）387-398.）

(3)成都飞机工业集团有限责任公司提出了一种利用“S”形检测试件综合检测五轴加工中心几何精度的方法。（参见成都飞机工业（集团）有限责任公司，“综合检测数控铣床精度的“S”形检测试件及其检测方法”，中国专利：200710048269.7,2007-01-16）

(4)Dassanayake等人针对主轴回转型五轴加工中心，重点研究了与两个旋转轴相关的10项几何误差，选用球杆仪为检测仪器，分三步完成了10项误差检测。（参见Dassanayake K M M,Tsutsumi M,Saito A.A strategy for identifying static deviations in universal spindle head type multi-axis machining centers[J].International Journal of Machine Tools&Manufacture,2006,46(10):1097-1106.）

(5)Dong-Mok Lee等人提出了另外一种利用球杆仪进行误差检测的方法，但是这种方法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（参见Dong-Mok Lee 等，Identification and Measurement of Geometric Errors for a Five-axis Machine Tool with a Tilting Head using a Double Ball-bar，INTERNATIONAL JOURNAL OF PRECISION ENGINEERING AND MANUFACTURING2011，12(2):337-343）

(6)Masaomi Tsutsumi和Akinori Saito采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。（参见Masaomi Tsutsumi，Akinori Saito，Identification of angular and positional deviations inherent to5-axis machining centers with a tilting-rotary table by simultaneous four-axis control movements，International Journal of Machine Tools & Manufacture2004(44):1333–1342）