專利名稱：利用多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，特別涉及一種對利用多坐標(biāo)機(jī)床加工的工件進(jìn)行檢測 的方法，該方法支持普通多坐標(biāo)加工機(jī)床在工件加工完后，直接在該機(jī)床上對該工件進(jìn)行 誤差檢測。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床是計算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床(Computer numerical control)的簡稱，是一種 裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指 令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作并加工零件。數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī) 床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間；機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)效率高；機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度；對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。數(shù)控機(jī)床一般包括主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主體，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。也是 用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。數(shù)控系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件如印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶 閱讀機(jī)等，不包括相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù) 的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實現(xiàn)各種控制功能。驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給單元、主 軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū) 動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷 卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和 數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。利用數(shù)控機(jī)床對工件進(jìn)行加工一般包括粗加工、精加工、更精細(xì)加工，等步驟，根 據(jù)加工工件的要求，精細(xì)化的工序就更多了，每步驟完成都需要對工件進(jìn)行檢測，將檢測到 的誤差輸入到數(shù)據(jù)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，對工件的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和補(bǔ)償，使數(shù)控機(jī)床更 加精細(xì)，再進(jìn)行下一步驟的精度更高的加工工序。目前數(shù)控機(jī)床對加工完成一個工序需要 進(jìn)入到下一個工序的工件進(jìn)行檢測，都是使用一臺專門的檢測裝置對工件進(jìn)行檢測，檢測 時，將加工完成的工件從加工機(jī)床上取下來，安裝到檢測臺上進(jìn)行檢測，檢測完成以后，將檢測到的誤差數(shù)據(jù)輸入到機(jī)床的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，再將工件加載到加工臺上，進(jìn)行下一工序的 更高精度的加工，這樣檢測由于需要將正在加工的工件從加工臺上取下來，放到另外一個 檢測臺上進(jìn)行檢測，完成后再加到加工機(jī)床的加工臺上，在增加加工成本的同時，檢測過程 由于在不同的平臺上檢測，安放工件的過程中本身也會帶來一些誤差。機(jī)床任何一個直線運(yùn)動的軸均會有六項誤差如圖1所示，其中包括線性誤差 (linear)、水平方向直線度(Horizontal straightness)、垂直方向直線度(Vertical straightness)、水平面內(nèi)偏擺角(yaw)、垂直面內(nèi)俯仰角(pitch)以及繞測量軸旋轉(zhuǎn) 的滾擺角(roll)。常見的三軸機(jī)床還會有每兩個軸之間的垂直度(verticality)?？?共是二十一項精度誤差。目前市場上的數(shù)控系統(tǒng)像日本發(fā)那科(Fanuc)、日本三菱 (Mitsubishi)、德國西門子(Sinumerik)、德國海德漢(Heidenhain)等主流系統(tǒng)，僅支持以 上二十一項精度誤差中的一項誤差的補(bǔ)償，即線性誤差。其它的十八項誤差在系統(tǒng)上是無 法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。但是任何的一臺機(jī)床，都是有這些誤差存在，特別是超過兩米行程大型數(shù)據(jù) 機(jī)床更是明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了實現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是利用多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床對工 件進(jìn)行檢測的方法，被檢測的工件在加工完成后，在加工機(jī)床的工作臺上直接檢測，包括以 下步驟步驟1、使用檢測儀器檢測出所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的運(yùn)動所產(chǎn)生的機(jī)械誤 差；步驟2、將步驟1所測得的機(jī)械誤差，輸入到所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系 統(tǒng)中，并對所述的機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償；數(shù)控系統(tǒng)不支持的其它誤差的數(shù)據(jù)輸入到測量頭測 量軟件中；步驟3、將測量頭裝夾在所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的刀架上，機(jī)床主軸帶動測量 頭運(yùn)動，測量頭實施對被加工零件幾何參數(shù)的檢測，檢測結(jié)果記錄在測量軟件中；步驟4、步驟3測量軟件會對實際檢測的工件幾何參數(shù)與理論工件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn) 行比較，獲得所述的工件的加工誤差值，指導(dǎo)所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床下一步對所述的 工件加工。進(jìn)一步的，上述的利用機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法中所述的檢測儀器 為激光干涉儀。所述的機(jī)械誤差包括機(jī)床任何一個軸直線運(yùn)動的軸線性誤差、水平方向直 線度誤差、垂直方向直線度誤差、水平面內(nèi)偏擺角誤差、垂直面內(nèi)俯仰角誤差、繞測量軸旋 轉(zhuǎn)的滾擺角誤差和每兩個軸之間的垂直度誤差。進(jìn)一步的，上述的利用機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法中步驟2中對所述 的機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償包括將線性誤差直接補(bǔ)償?shù)剿龅娜鴺?biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)， 其余的機(jī)械誤差填寫到誤差補(bǔ)償表內(nèi)，獲得的誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到所述的測量軟件中。本發(fā)明的優(yōu)點是本方法在多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床上直接對正在加工的工件進(jìn)行檢 測，通過在多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)和測量控制軟件中補(bǔ)償機(jī)械誤差，以達(dá)到提高 產(chǎn)品檢測精度的目的。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作較為詳細(xì)的描述。


圖1為單軸運(yùn)動產(chǎn)生的誤差圖。圖2為本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施例方式如圖2所示，本實施例是利用多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，該方 法適應(yīng)于，當(dāng)多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床在對工件進(jìn)行加工，完成一個加工工序后，直接在加工工 作臺上進(jìn)行檢測，這樣可以減少由于移動工件在不同的工作臺上檢測而帶來的隨機(jī)誤差， 本實施例的方法中被檢測的工件在加工完成后，在加工機(jī)床的工作臺上直接檢測，包括以 下步驟步驟1、使用檢測儀器檢測出所述的三坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)床刀具運(yùn)動所產(chǎn)生 的機(jī)械誤差。目前、三坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)床誤差一般包括如下誤差X軸上的誤差有線性誤差(linear)、水平方向直線度(Horizontal straightness)、垂直方向直線度(Vertical straightness)、水平面內(nèi)偏擺角(yaw)、垂直 面內(nèi)俯仰角(Pitch)以及繞測量軸旋轉(zhuǎn)的滾擺角(roll)。同樣Y軸上的誤差也有線性誤差(linear)、水平方向直線度(Horizontal straightness)、垂直方向直線度(Vertical straightness)、水平面內(nèi)偏擺角(yaw)、垂直 面內(nèi)俯仰角(Pitch)以及繞測量軸旋轉(zhuǎn)的滾擺角(roll)。Z軸上的誤差也有線性誤差(linear)、水平方向直線度(Horizontal straightness)、垂直方向直線度(Vertical straightness)、水平面內(nèi)偏擺角(yaw)、垂直 面內(nèi)俯仰角(Pitch)以及繞測量軸旋轉(zhuǎn)的滾擺角(roll)。另外還有X軸與Y軸之間的垂直度(verticality)誤差，X軸與Z軸之間的垂直 度(verticality)誤差和Y軸與Z軸之間的垂直度(verticality)誤差。總共21項誤差。本實施例利用激光干涉儀測出這21項誤差。步驟2、將步驟1所測得的機(jī)械誤差，輸入到所述的三坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系 統(tǒng)中，并對所述的機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償。X軸上的線性誤差、Y軸上的線性誤差和Z軸上的線性誤差等三項誤差可以直接補(bǔ) 償?shù)饺鴺?biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中。其余的機(jī)械誤差填寫到誤差補(bǔ)償表內(nèi)，獲得的誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到所述的測量軟 件中。步驟3、測量頭裝夾在所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的刀架上，機(jī)床主軸帶動測量頭 運(yùn)動，測量頭實施對被加工零件幾何參數(shù)的檢測，檢測結(jié)果記錄在測量軟件中；本實施例使用壹興佰精密機(jī)械有限公司生產(chǎn)的測量頭。步驟4、步驟3測量軟件會對實際檢測的工件幾何參數(shù)與理論工件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn) 行比較，獲得所述的工件的加工誤差值，指導(dǎo)所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床下一步對所述的 工件加工。
權(quán)利要求
利用多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，被檢測的工件在加工完成后，在加工機(jī)床的工作臺上直接檢測，其特征在于包括以下步驟步驟1、使用檢測儀器檢測出所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)床刀具運(yùn)動所產(chǎn)生的機(jī)械誤差；步驟2、將步驟1所測得的機(jī)械誤差，輸入到所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，并對所述的機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償；數(shù)控系統(tǒng)不支持的其它誤差的數(shù)據(jù)輸入到測量頭的測量軟件中；步驟3、將測量頭裝夾在所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的刀架上，機(jī)床主軸帶動測量頭運(yùn)動，測量頭實施對被加工零件幾何參數(shù)的檢測，檢測結(jié)果記錄在測量軟件中；步驟4、步驟3中測量軟件對實際檢測的工件幾何參數(shù)與理論工件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較，獲得所述的工件的加工誤差值，指導(dǎo)所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床下一步對所述的工件加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，其特征在于所 述的檢測儀器為激光干涉儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，其特征在于所 述的機(jī)床誤差包括機(jī)床任何一個軸直線運(yùn)動產(chǎn)生的線性誤差、水平方向直線度誤差、垂直 方向直線度誤差、水平面內(nèi)偏擺角誤差、垂直面內(nèi)俯仰角誤差、繞測量軸旋轉(zhuǎn)的滾擺角誤差 和每兩個軸之間的垂直度誤差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，其特征在于步 驟2中對所述的機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償包括將線性誤差直接補(bǔ)償?shù)剿龅亩嘧鴺?biāo)機(jī)械加工機(jī) 床的數(shù)控系統(tǒng)，其余的機(jī)械誤差填寫到誤差補(bǔ)償表內(nèi)，獲得的誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到所述的 測量頭的測量軟件中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的利用機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，其特征在于 所述的測量頭為深圳壹興佰精密機(jī)械有限公司生產(chǎn)的型號為CP52測頭。
全文摘要
本發(fā)明提供利用多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床對工件進(jìn)行檢測的方法，被檢測的工件在加工完成后，在加工機(jī)床的工作臺上直接檢測，包括檢測出所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)械誤差、在所述的三坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中對所述的機(jī)床誤差進(jìn)行補(bǔ)償、在所述的多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的測量控制軟件中對所述的機(jī)床誤差進(jìn)行補(bǔ)償、利用測量頭直接在工作臺上對工件進(jìn)行測量、指導(dǎo)機(jī)床下一工序工作等五個步驟。本發(fā)明的優(yōu)點是本方法在多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床上直接對正在加工的工件進(jìn)行檢測，通過在多坐標(biāo)機(jī)械加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)和測量控制軟件中補(bǔ)償機(jī)械誤差，以達(dá)到提高產(chǎn)品檢測精度的目的。
文檔編號B23Q17/20GK101913104SQ201010259450
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者孟慶周, 胡青元 申請人:孟慶周