[发明专利]刀具相对工件的参考位置的测量方法及实现所述方法的机床

说明书

本发明涉及一种测量一刀具的参考位置的方法，此刀具相对一由所述刀具加工的工件固定在所述机床的第一夹持器中，该工件则夹持在机床的第二夹持器中，所述两夹持器由一定位装置使它们相对移动，由这种方法，在定位装置预定好的参考位置上用刀具在工件上加上一个识别记号，随后一传感器和工件由定位装置使彼此相对移动，刀具相对于工件的参考位置以传感器分辨出识别记号的定位装置的位置上加以确定。

本发明还涉及到一种用刀具制造工件的方法，在这种方法里工件相对于刀具的参考位置是根据本发明的一种方法测量的。

本发明还涉及到一种机床有用于刀具的第一夹持器，用于以所述刀具加工的工件的第二夹持器，一定位装置用来使两夹持器相对移位，以及一控制器用来控制定位装置，定位装置被控制器所控制，目的在于根据一控制程序来测量刀具相对于工件的参考位置，按照这程序在定位装置预定的参考位置上刀具在工件上加工出一识别记号，然后定位装置使传感器与工件相对移位，刀具相对工件的参考位置从定位装置的一个位置确定，在此位置上传感器检测到识别记号。

上述为测量刀具相对于工件的参考位置的一种方法，上述用刀具加工工件的方法，以及上述的机床种类都是广为所知的。这种为实现已知方法的机床常常备有大量刀具的刀具库，第一夹持器夹持的刀具可以和刀具库里的刀具之一用交换机构来交换。上述传感器，例如一机械探头也出现在这种机床的工具库里。

根据测量刀具相对工件的参考位置的常见的方法，机床的定位装置被移动到一预定的参考位置，在此第一夹持器与第二夹持器在一给定的彼此相对位置里。在这定位装置的参考位置里，一识别记号用夹持在第一夹持器里的刀具加在夹持在第二夹持器里的工件上。如果这机床，譬如是车床，它的第二夹持器和工件是围绕旋转轴旋转的，举例说识别记号，是用刀具在旋转的工件上车出的刀痕。如果机床是铣床，其中第一夹持器带刀具回绕一旋转轴线回转，识别记号则是例如由回转刀具加工在工件上的凹口。这之后，刀具用交换机构换成所述传感器，传感器夹持到第一夹持器上。传感器和工件随后由定位装置使之彼此相对作位移，传感器对工件扫描。当传感器检测到识别记号的瞬间，定位装置所在的位置定义刀具相对工件的参考位置。举例来说，由于刀具相对于第一夹持器的位置不精确度，第一夹持器相对于定位装置的位置不精确度，定位装置相对于机床床身的位置不精确度，第二夹持器相对机床床的位置不精确度以及工件相对于第二夹持器的位置不精确度，刀具相对工件的这参考位置往往与定位装置的所述参考位置不同，在这所述参考位置中由刀具作出识别记号。对定位装置的参考位置算出一校正量，这样量得的刀具相对工件的参考位置和定位装置的所述参考位置相比较，使定位装置的参考位置对应于刀具相对工件的参考位置，而工件可以在精确在状态下由刀具加工制造，与以上提到的机床元件的相互位置的不精确无关。

刀具相对工件的参考位置，用已知的方法在已知的机床上通常可以量到微米的范围，即达到一到几个微米的精度，因而用刀具加工的工件的尺寸精度也是在微米范围内，只要定位装置有适当的定位精度。但是，在已知机床上用已知的方法，能够测量到的刀具相对工件的参考位置的精度对于制造在亚微米范围内的尺寸精度的工件都是不够的，这时刀具相对工件的定位精度必须在0.1μm或者更高的精度级。在已知机床中的所述精度事实上由交换机构的所谓传递误差所限制的，而这是由刀具与传感器用交换机构固定到第一夹持器中能达到的受限制的精度造成的。所述传递误差在相对于用来加工识别记号的刀具第一夹持器的位置与用来检测识别记号的传感器第一夹持器的位置之间造成偏差，同时在刀具相对于第一夹持器在加工识别记号时所占有的位置与此同一刀具相对第一夹持器在随后加工工件时所占有的位置之间也出现偏差。

本发明的一个目的是提供一种测量刀具相对工件的参考位置的方法，并提供一种开头一节中提到的那样的机床，这种机床上刀具相对工件的参考位置可以以亚微米级的精度来测量，因而给定定位装置适当的定位精度，用这刀具制造的产品的尺寸精度也在亚微米范围内。

根据本发明，测量相对于工件的刀具参考位置的方法，为了这一目的具有这样的特点，即刀具与传感器在识别记号加工以前都是联接在彼此相对并对第一夹持器固定不变的位置上。

根据本发明，为此目的机床特征在于刀具与传感器彼此相对并相对于第一夹持器在操作时都是联接在固定不变的位置上。