一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械制造領域，特別是涉及一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著機械行業的不斷發展，制造行業對零件加工精度要求不斷提升，零件結構也 日趨復雜，這樣在制造加工過程中使用五坐標加工中心頻率越來越高，也對設備精度提出 很高要求，尤其在航空產品中，零件空間機構尺寸精度和位置精度達到〇. 005mm-0. 025mm， 這樣高精度尺寸和技術要求需要克服機床自身的機械誤差、重復定位誤差和機床中心數誤 差帶來的加工誤差，機床自身的機械誤差可以通過對機床的X軸、Y軸、Z軸分別測得偏差 值，然后進行補償，但由于五軸聯動中刀具所在的角度和位置千變萬化，每改變一次位置均 會存在聯動插補誤差，重復定位誤差及聯動插補誤差在加工中無法人為直接發現和消除， 導致零件加工不合格，影響使用。
[0003] 因此，有必要設計一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法，以解決上述問題。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術存在的問題，本發明提供一種通過預先測量誤差并進行計算補償空 間誤差，提高零件合格率的用于五軸聯動插補誤差補償的方法。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0006] 一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法，包括：
[0007] 步驟一：將零件安裝于機床的工作臺上，測量表安裝于機床的主軸中心；
[0008] 步驟^:將所述王軸移動到待加工位置；
[0009] 步驟三：沿所述主軸方向打表，使所述測量表沿所述零件的已加工輪廓移動，并測 得所述測量表的移動路徑與所述已加工輪廓在軸向和周向上的偏差值；
[0010] 步驟四：計算出所述偏差值在平面坐標系中的補償值，將所述補償值補償到機床 的數控程序中。
[0011] 進一步，所述測量表為杠桿表。
[0012] 進一步，步驟三中，所述測量表沿所述已加工輪廓移動，得到周向路徑和軸向深 度，將所述周向路徑和所述軸向深度與所述已加工輪廓的實際值進行對比，得出偏差值。
[0013] 進一步，所述偏差值在平面坐標中進行投影，通過函數得到所述主軸在其徑向平 面和軸向的補償值。
[0014] 進一步，補償后重新運行數控程序對補償后的主軸五軸插補聯動定位位置進行驗 證。
[0015] 進一步，將步驟三中的偏差投影到平面坐標系上，測得所述測量表的移動路徑與 所述已加工輪廓在軸向的偏差值為VI，V2,在周向的偏差值為Hl，H2,則主軸豎直方向調整 值為（Vl_V2)/2,在水平方向調整值為（Hl-H2)/2,將該調整值補償到數控程序中。
[0016] 本發明的有益效果：
[0017] 通過上述方法在加工不同空間位置時將主軸偏差進行打表檢測，并將偏差投影到 平面坐標中進行補償加工坐標系，將無法直接測量和操作者無法預知和發現的聯動插補誤 差變成直觀的平面坐標補償數值，并進行計算補償空間誤差，將插補誤差消除，保證零件加 工無誤，提高零件合格率。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明待加工零件不意圖；
[0019] 圖2為圖1中N-N的側視圖；
[0020] 圖3為圖1中P-P的剖視圖；
[0021] 圖4為本發明測量表路徑與零件已有底孔的偏差示意圖；
[0022] 圖中，1 一零件、2-已有底孔、3-沉頭孔、4 一螺紋孔、5-底孔輪廓、6-測量頭移 動路徑。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基 于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024] 需要說明，本發明實施例中所有方向性指示（諸如上、下、左、右、前、后……）僅用 于解釋在某一特定姿態（如附圖所示）下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該 特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
[0025] 如圖1至圖3,以加工機匣零件1外型面島嶼上空間沉頭孔3和斜螺紋4孔為例， 圖示中螺紋孔4從零件1外側加工，沉頭孔3在零件1重新裝夾后利用90度角度頭從零件 1內側加工，兩次加工存在重復定位誤差、機床機械誤差、角度頭誤差和機床中心數造成的 五軸聯動插補誤差。本發明提供一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法，對機床主軸進行 空間加工時的聯動插補誤差進行補償從而消除誤差，使得加工的零件同軸度和位置度得到 保證。
[0026] 用于五軸聯動插補誤差補償的方法包括先將零件1裝夾于機床的工作臺上，將測 量表安裝于機床主軸的中心，測量表為杠桿表，然后利用數控程序將主軸移動到待加工的 空間位置，然后沿主軸方向打表，數控程序控制測量頭沿零件1上的已有底孔2的圓周輪廓 移動，得到測量表的周向路徑和軸向深度，將周向路徑和軸向深度與已有底孔2的輪廓的 實際值進行對比，得出測量表在軸向和周向上的偏差值，并標記方向，將偏差值在XY平面 和Z軸進行投影，如圖4,以X、Z平面為投影面，則測量頭移動路徑6與底孔輪廓5存在偏 差值，其在XY平面的偏差值為Hl，H2,在Z軸的偏差值為VI，V2,然后利用函數計算出空間 偏差在平面坐標系中的補償值，即主軸在其徑向平面和軸向的補償值，然后將該補償值補 償到機床的平面坐標系中，補償后重新運行程序對補償后主軸五軸插補聯動定位位置進行 驗證。
[0027] 通過上述方法在加工不同空間位置時將主軸偏差進行打表檢測，并將偏差投影到 平面坐標中進行補償加工坐標系，將無法直接測量和操作者無法預知和發現的聯動插補誤 差變成直觀的平面坐標補償數值，并進行計算補償空間誤差，將插補誤差消除，保證零件加 工無誤，提高零件合格率。
[0028] 如圖4,以加工沉頭孔3時進行誤差測量為例，以沉頭孔3底部的已有底孔2為基 準，測得測量頭在加工該已有底孔2時的偏差值，該偏差值在XZ平面上投影，在XY平面的 偏差值為Hl，H2,在Z軸的偏差值為VI，V2,則主軸在水平方向調整值：(Hl-H2)/2,豎直方 向調整值：(Vl-V2)/2,如果只想把沉頭孔3上移，將（Vl-V2)/2增加到原有坐標系Z值上； 如果把沉頭孔左移，即把螺紋孔右移，調整值A= (Hl-H2)/2,利用公式C=(常數）K*A，常 數可根據下列附表1的函數表進行查找，將結果增加到加工坐標系的C值上。
[0031] 附表 1
[0032] 按照附表1中的算法，得到五軸聯動差補誤差補償值計算公式，零件加工坐 標系按XZ坐標系，則零件垂直方向（即Z坐標方向）補償值：Λ Z = (Vl_V2)/2,公 式中：VI、V2為打表測量值，零件圓周方向（即C軸坐標方向）補償值：C = K*A = 180*atan [ (H1-H2) /2 (R-r) ] / π，公式中：A = (H1-H2) /2, K = 360*atan [ (H1-H2) /2 (R-r) ] / (H1-H2)* π，為常數，H1、H2為打表測量值，如附圖4所示，R為需要調整位置中心到零件回 轉中心距離，如圖1所示，r :加工孔半徑。
[0033] 通過上述方法對主軸的聯動插補誤差進行補償，補償并驗證后，將測量頭取下，安 裝刀具進行實際加工，加工的零件同軸度和位置度均能得到保證，提高了零件的合格率。 [0034] 以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發 明進行了詳細說明，本領域技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等 同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍內。
【主權項】
1. 一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法，其特征在于，包括： 步驟一：將零件安裝于機床的工作臺上，測量表安裝于機床的主軸中心； 步驟二：將所述主軸移動到待加工位置； 步驟三：沿所述主軸方向打表，使所述測量表沿所述零件的已加工輪廓移動，并測得所 述測量表的移動路徑與所述已加工輪廓在軸向和周向上的偏差值； 步驟四：計算出所述偏差值在平面坐標系中的補償值，將所述補償值補償到機床的加 工坐標系中。2. 根據權利要求1所述的用于五軸聯動插補誤差補償的方法，其特征在于：所述測量 表為杜桿表。3. 根據權利要求1所述的用于五軸聯動插補誤差補償的方法，其特征在于：步驟三 中，所述測量表沿所述已加工輪廓移動，得到周向路徑和軸向深度，將所述周向路徑和所述 軸向深度與所述已加工輪廓的實際值進行對比，得出偏差值。4. 根據權利要求3所述的用于五軸聯動插補誤差補償的方法，其特征在于：所述偏差 值在平面坐標中進行投影，通過函數得到所述主軸在其徑向平面和軸向的補償值。5. 根據權利要求1所述的用于五軸聯動插補誤差補償的方法，其特征在于：補償后重 新運行數控程序對補償后的主軸五軸插補聯動定位位置進行驗證。6. 根據權利要求1所述的用于五軸聯動插補誤差補償的方法，其特征在于：將步驟三 中的偏差投影到平面坐標系上，測得所述測量表的移動路徑與所述已加工輪廓在軸向的偏 差值為VI，V2，在周向的偏差值為HI，H2，則主軸豎直方向調整值為（V1-V2) /2，在水平方向 調整值為（H1-H2)/2,將該調整值補償到數控程序中。
【專利摘要】一種用于五軸聯動插補誤差補償的方法，包括將零件安裝于機床的工作臺上，測量表安裝于機床的主軸中心；將所述主軸移動到待加工位置；沿所述主軸方向打表，使所述測量表沿所述零件的已加工輪廓移動，并測得所述測量表的移動路徑與所述已加工輪廓在軸向和周向上的偏差值；計算出所述偏差值在平面坐標系中的補償值，將所述補償值補償到機床的數控程序中。通過上述方法在加工不同空間位置時將主軸偏差進行打表檢測，并將偏差投影到平面坐標中進行補償加工坐標系，將無法直接測量和操作者無法預知和發現的聯動插補誤差變成直觀的平面坐標補償數值，并進行計算補償空間誤差，將插補誤差消除，保證零件加工無誤，提高零件合格率。
【IPC分類】G05B19/404
【公開號】CN105353722
【申請號】CN201510778133
【發明人】閆龍, 張宏升, 劉鳴
【申請人】沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月13日