[发明专利]一种数控机床的动态误差检验方法及装置

说明书

本发明公开了一种数控机床的动态误差检验方法，包括：数据采集步骤，从数控机床获取与所述数控机床的刀位点的实际位置相关的第一数据和与测头的探针的偏移量相关的第二数据；数据处理步骤，对所述第一数据和所述第二数据进行处理，将所述第一数据和所述第二数据还原成工件坐标系下的理论刀位轨迹，并基于所述理论刀位轨迹和所述第二数据获得实际刀位轨迹；分析步骤，通过比较所述理论刀位轨迹和所述实际刀位轨迹，得到所述理论刀位轨迹和所述实际刀位轨迹之间的误差，获得所述数控机床的动态误差。本发明还公开了一种数控机床的动态误差检验装置、用于动态误差检验的数控机床、测头和存储介质。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，更具体地，涉及一种数控机床的动态误差检验方法及装置。

背景技术

随着制造业对数控机床加工效率和精度要求的提高，需要五轴机床具备各伺服轴系统联动配合的动态性能，而动态性能的优劣将对加工工件的质量和加工效率产生显著影响。

为了验证五轴机床的动态性能是否满足要求，需要检验五轴机床的动态精度。对于五轴机床动态精度的检验，国内外学者做了大量研究，目前仍缺乏系统的机理分析和权威的评价标准。基于检验试件切削的样件法能部分地反映机床的动态精度。目前国际上比较有名的机床检验试件，如美国的NAS979检验试件、日本的四角锥台检验试件和德国的梅赛德斯检验试件等，仅能检验机床静止或低速状态下的各项精度，对于机床在高速工作状态下的检测无能为力。而且，通过上述试件检测的一些机床，在实际应用中仍然会出现精度达不到期望要求的现象。

专利CN200710048269.7公开了一种“综合检测数控铣床精度的“S”形检测试件及其检测方法”提出了一种对五坐标数控铣床五轴联动机床精度进行检测的试件，并且还涉及使用检测试件检测五坐标数控铣床多坐标轴联动精度的方法，如图1所示。该检测试件在试件型面中融入了航空薄壁的特征，不仅能够反映五轴机床的静态精度，而且重点关注了五轴机床的动态精度。试件型面曲率随表面形状变化而变化，在拐角处具有开闭角转换特征，通过切削“S”件可以在一定程度上反映出五轴机床的动态误差。

依据专利CN200710048269.7公开的五轴机床动态精度的检验方法，如图1所示，每进行一次检验都需要五轴机床加工一次“S”件，包括从制备毛坯、粗加工以及精加工的整个过程；然后将加工好的“S”件用三坐标测量仪检测其轮廓误差；如果“S”件的轮廓误差不合格，需要找到造成五轴机床动态误差的机床因素，并调整机床相关参数；然后，再完整地加工一次“S”件，直到加工的“S”件满足精度要求为止。这样一台五轴机床动态精度的检验的时间大约为一到两天，有的时间会更长。这在很大程度上造成了时间和试件毛坯材料、电能等资源的浪费，而且这种方法不便于五轴机床动态精度的定期检验和动态性能的修正与调整。这种方法在验证加工的“S”件是否合格时，还需要用三坐标测量仪等仪器，变向地增加了五轴机床动态精度检验的成本。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了数控机床的动态误差检验方法及装置，通过测头沿着刀具轨迹贴合“S”件直纹加工面的扫描运动代替刀具的进给运动获得五轴机床的动态误差，来检验五轴机床的动态精度。

为实现上述目的，按照本发明，提供了(1)一种数控机床的动态误差检验方法，包括：数据采集步骤，从数控机床获取与所述数控机床的刀位点的实际位置相关的第一数据和与测头的探针的偏移量相关的第二数据；数据处理步骤，对所述第一数据和所述第二数据进行处理，将所述第一数据和所述第二数据还原成工件坐标系下的理论刀位轨迹，并基于所述理论刀位轨迹和所述第二数据获得实际刀位轨迹；分析步骤，通过比较所述理论刀位轨迹和所述实际刀位轨迹，得到所述理论刀位轨迹和所述实际刀位轨迹之间的误差，获得所述数控机床的动态误差。采用上述技术方案，不需要实际加工工件，也就不需要用到三坐标测量仪等仪器，检验环节方便快捷，有效地节约了检验过程中的时间和资源成本。

(2)根据(1)所述的动态误差检验方法，所述第一数据通过沿已经数控加工好的工件的外轮廓进行扫描测量而获得。