[发明专利]一种数控机床五轴联动精度评估的方法

说明书

本发明属于机械加工技术领域，公开了一种数控机床五轴联动精度评估的方法，在五轴联动作用下驱动刀具运行“S”试件轨迹，并应用内置传感器采集机床各坐标轴在运行过程中的位置数据，反算刀具的理论位置和实际位置，计算得到机床五轴联动作用下的刀具运动偏差，从而实现对数控机床的五轴联动精度进行评估。本发明的有益效果是：本发明效弥补了数控机床多轴联动精度检测存在的局限性，实现了数控机床联动精度评估由两轴联动向五轴联动的转变；检测结果准确、耗时短、操作便捷等优点，解决了现有方法无法进行五轴联动精度快速检测与评估的问题。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体的说，是一种数控机床五轴联动精度评估的方法。

背景技术

随着数控机床朝着智能化方向的发展，数控机床生产厂商在设计生产过程中嵌入了数控机床关键部位的传感器，该传感器主要是为了便于机床调试人员在进行机床性能调试时掌握相关数据，为数控机床调试提供指导。内置传感器所采集数据具有频率高、信噪比低的特点，准确地反映了数控机床在运行过程中各关键部位相关数据，是掌握机床关键部位位置、运行速度、运行功率等状态的有效手段。

数控机床的联动精度是指机床在至少两个运动轴联动状态下的运动精度，与单轴精度不同的是其除了与单轴精度有关外还与机床联合运动精度有关，更能反映机床在多轴共同加工零件时的精度状况。对数控机床联动精度进行检测与评估是进行机床伺服参数调整和预防性维护的重要参考依据。

目前，西门子数控系统840D pl以上版本均配有“Circle test”功能，该功能主要是通过数控系统的内部传感器，采集数控机床在任意两运动轴联合运行某一直径圆弧轨迹作用下的位置数据，并将采集数据进行处理，绘制出一个两轴联动作用下的实际圆弧轨迹。通过实际圆弧轨迹与理论圆弧轨迹进行对比，直观地将数控机床两轴联动精度的轨迹误差情况展示出来，并根据“平均半径”和“圆度”两个指标来对两轴联动的精度进行定量评估。该种方法可以直观展示两轴联动过程中存在问题的轴，但由于算法的局限性，其只能对两轴联动状态下的精度进行检测与评估，无法反应多轴(三轴及以上)联动作用下的精度，在数控机床多轴联动精度检测与评价方面存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床五轴联动精度评估的方法，有效的实现了数控机床联动精度由传统的两轴联动评估向五轴联动评估的转变，有效的提高了评估的精度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种数控机床五轴联动精度评估的方法，在五轴联动作用下驱动刀具运行“S”试件轨迹，并应用内置传感器采集机床各坐标轴在运行过程中的位置数据，反算刀具的理论位置和实际位置，计算得到机床五轴联动作用下的刀具运动偏差，从而实现对数控机床的五轴联动精度进行评估。

进一步地，为了更好的实现本发明，具体包括以下步骤：

步骤S1：根据五轴数控机床类型，确定机床五轴加工的联动轨迹程序，实现五轴协同运行模式；

步骤S2：根据数控机床测量系统的控制模式，进行采集参数的设定并确定五轴联动轨迹的测量模式；

步骤S3：利用五轴数控机床内置传感器的跟踪采集功能，实现对五个坐标轴内置传感器返回的位置数据信息、电流数据信息的数据源采集；

步骤S4：根据所采集的各运动轴的位置数据信息，进行数据处理和分析；

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S41：根据待评估数据机床的拓扑结构和齐次坐标变换原理，得到刀具中心点与坐标轴之间的运动学关系，推导出刀具中心点在工件坐标系下的运动坐标与各个坐标轴运行位置之间的关系；