[发明专利]五轴机床中用于斜向加工的位置保证系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种五轴机床的位置保证系统，特别涉及这样一种系统，当在五轴机床，例如设有枢转主轴箱的桥式机床上加工工件上的斜孔时，可以补偿A-轴、主轴箱的枢转轴上的误差，以及用于分度工作台的C-轴上的误差。

背景技术

桥式机床在传统上被认为是一种典型的五轴机床。桥式机床包括一个位于横梁上的主轴箱，以及除了X-轴、Y-轴、Z-轴之外的用于枢转主轴箱的A-轴和用于分度工作台的C-轴。这种桥式机床的例子已经在林登公开号为2004-34168的日本专利上披露。五轴机床，包括桥式机床，已经方便地应用于自由表面的加工，其代表是螺桨的加工。

在模具的增值加工中，例如说，在自由表面上的成型加工具有最高的优先性，因此需要主轴的高速旋转和轴向运动的高速跟踪。为了满足需求，已经实现了用五轴机床进行更加高速和高精度成型加工。

这段日子，制造工业的周边环境变化非常巨大，对于缩短机械加工产品的生产时间的要求日益严格。同样对于用户来说，对于能更好地执行工艺密集的组合加工的五轴机床的需求也更为强烈。这种需求带来了高速、高精度加工方面的巨大改进，正如前面所述那样。在另一方面，旧式的加工操作在实际生产中并行存在，因此这种不平衡正在成为问题。

例如说，在加工模制生产大型树脂产品的模具，比如汽车的仪器面板或者保险杆时，除了先进的成型加工外，还有很多加工操作并不是成型加工所必需的，如对用于插入挤压销的孔的加工、冷却腔的加工以及根切成型加工等等。

即使在已经完善地建立高速加工的今天，加工操作决不是高速和高精度加工，如对于挤压销孔的加工，现在是通过熟练工人以劳动密集的方式来实际操作的。这是因为一个模具中有大量的挤压销孔，而各个销孔的倾角和方向都不同。

在用五轴机床加工挤压销孔时，需要枢转主轴来保证孔的倾角，旋转工作台来保证孔的方向。然而，这种加工不可避免地包括由于主轴箱的重量而带来的主轴箱倾角上的误差，或者工作台在旋转角度上的机械误差。因此，传统的五轴机床并不适合加工挤压销孔。因此，熟练工人的高劳动强度的斜向钻孔操作在实际生产中与五轴机床的成型加工是分开的。

实际上，在斜向钻挤压销孔时，熟练工人对于每个孔都执行手工调整和钻孔。大部分的操作时间花在调整工作上，而只有一小段时间花在实际的钻孔操作上。因此，目前还不能在现有的机床上完全实现高速和高精度的加工。

发明内容

因此，本发明的一个目标在于提供一个用于在五轴机床上进行斜向加工的位置保证系统，旨在解决现有技术中的上述问题，并且，基于待加工斜孔的倾角和方向，在初始加工孔之前，执行对主轴箱(spindle head)枢转角的误差和工作台旋转角误差的测量，在加工孔时，自动修正主轴箱的枢转角和工作台的旋转角，因此，可以在加工过程中确保主轴箱的位置和工作台的位置。

为了实现上述目的，本发明提供了一个用于修正由重力影响而产生的误差以及机械误差的位置保证系统，在一个五轴机床中，除了X-轴、Y-轴、Z-轴外，还有一个用于枢转主轴箱的A-轴和一个用于旋转工作台的C-轴，从而确保主轴箱在斜向加工工件上的斜孔时的位置。所述系统包括：一个用于测量位移角(displacement angle)的A-轴校正装置，位移角是在主轴箱被枢转到与工件上待加工的斜孔的倾角一致时主轴箱绕A-轴的枢转角的目标值和测量值之间的误差，以这样一种方式来修正A-轴的枢转角，使得以修正的枢转角来测量时位移角落入允许的范围内，在初始加工工件之前，通过执行基于包括待加工的斜孔的倾角和方向在内的形状数据的预先编好的测量程序来执行对所有待加工的斜孔的位移角的测量；一个用于存储待加工的每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角的修正数据存储装置；一个A-轴控制装置，用于读取NC设备执行工件的加工程序时每个斜孔的已修正的绕A-轴的枢转角，并指示在执行斜孔的斜向加工时用已修正的绕A-轴的枢转角来枢转主轴箱。