[发明专利]基于Beckhoff数控系统机床的圆检验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Beckhoff数控系统机床的圆检验方法。

背景技术

数控机床进行工件几何形状加工是由数控系统通过程序控制数控伺服轴的联动来完成的，因而数控伺服轴的联动精度直接影响着数控机床加工的精度。国家标准GB/T17421.4-2003、国际标准ISO230-4：1996的机床检验通则第4部分对于数控机床的圆检验规定了数控机床两线性轴联动所产生的圆滞后、圆偏差及半径偏差的检验和评定方法，数控机床两线性轴联动产生的圆形轨迹，受两轴线的集合偏差和数控及其驱动装置偏差的影响，例如滚珠丝杠的预紧力、丝杠与螺母之间的间隙、轨道磨损等因素。

目前通常采用球杆仪对数控机床的圆实施检验，并且球杆仪已被国际机床检验标准推荐采用，如ISO230、ASMEB5.54标准。如图1所示，球杆仪由两个精密的金属圆球1、2和一个可伸缩的连杆3构成，连杆中间镶嵌着用于检测位移的光栅尺，测量时，位于连杆3底端的圆球2通过与之只有三点接触的磁性钢座4固定在工作台5上，位于连杆3顶端的圆球1通过同样的磁性钢座6安装在主轴7上；当机床在例如X-Y平面上作圆弧插补运动时，固定在工作台5上的圆球2就绕着连接主轴7的圆球1旋转。如果机床没有任何误差，则工作台5上圆球2的轨迹是没有任何畸变的真圆，光栅尺也就没有位移信号输出；而当工作台5与主轴7存在几何误差和运动误差时，工作台5上的圆球2所扫过的轨迹并不是真圆，该圆的畸变部分1:1地被光栅尺测量出来。

采用球杆仪实施数控机床的圆检验提高了检验成本，且操作繁琐，检验效率低，数控机床需在负载的条件下实施检验，同时检验按圆的轨迹进行，无法在非圆等异形路径条件下实施检验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Beckhoff数控系统机床的圆检验方法，本方法克服了传统球杆仪检验的缺陷，使得数控机床圆检验更加方便、快捷，准确反映数控机床线性轴联动过程中的圆滞后、圆偏差及半径偏差，减少检验成本，提高了检验效率。

为解决上述技术问题，本发明基于Beckhoff数控系统机床的圆检验方法包括如下步骤：

步骤一、智能终端通过ADS通讯接口连接Beckhoff数控系统，智能终端内置机床状态诊断程序；

步骤二、运行Beckhoff数控系统驱动机床运行，并使机床的线性轴作圆形轨迹插补运动，机床状态诊断程序的数据采集模块读取线性轴光栅尺反馈的实时圆形轨迹坐标数据并储存数据于存储模块；

步骤三、运行智能终端机床状态诊断程序的分析模块，输入以名义圆圆心为坐标原点的圆轨迹数据，分析模块读取储存的线性轴实时圆形轨迹坐标数据，利用最小区域圆算法求出最小区域圆圆心位置，根据名义圆圆心位置和最小区域圆圆心位置分别得到名义圆和线性轴实时圆形轨迹的半径，分析模块根据名义圆和线性轴实时圆形轨迹的半径输出圆偏差结果；

步骤四、智能终端的机床状态诊断程序将圆偏差结果与数控机床圆检验的标准数据比较，给出数控机床圆检验的数据。

进一步，机床线性轴的圆形轨迹插补运动按正反方向各进行2次。

由于本发明基于Beckhoff数控系统机床的圆检验方法采用了上述技术方案，即内置机床状态诊断程序的智能终端连接Beckhoff数控系统，Beckhoff数控系统驱动机床运行，并使机床的线性轴作圆形轨迹插补运动，通过数据采集模块读取线性轴光栅尺反馈的实时圆形轨迹坐标数据并储存；机床状态诊断程序的分析模块输入以名义圆圆心为坐标原点的圆轨迹数据，通过名义圆数据和机床线性轴实时圆形轨迹数据得到圆偏差结果；将圆偏差结果与数控机床圆的标准数据比较，给出数控机床圆检验的数据。本方法克服了传统球杆仪检验的缺陷，使得数控机床圆检验更加方便、快捷，准确反映数控机床线性轴联动过程中的圆滞后、圆偏差及半径偏差，减少检验成本，提高了检验效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为采用球杆仪对数控机床圆检验的示意图；

图2为本方法中圆偏差提取算法的流程图。

具体实施方式

本发明基于Beckhoff数控系统机床的圆检验方法包括如下步骤：

步骤一、智能终端通过ADS通讯接口连接Beckhoff数控系统，智能终端内置机床状态诊断程序；

步骤二、运行Beckhoff数控系统驱动机床运行，并使机床的线性轴作圆形轨迹插补运动，机床状态诊断程序的数据采集模块读取线性轴光栅尺反馈的实时圆形轨迹坐标数据并储存数据于存储模块；