应用空间定位进行五轴机器校验与刀尖点定位测量.doc

文档介绍：应用须知 AP-1116
应用空间定位进行五轴机器校验与刀尖点定位测量
I. 问题点?
针对五轴机器而言,空间定位(X、Y、Z)与两旋转轴A与B或A与C的校验非常重要。使用激光干涉仪来分开且单独的校验三个直线轴与两个旋转轴并不足够,三轴中的任一轴存有真直度误差,直角度误差则存在于三直线轴间,两旋转轴则存在偏斜、非正交与非相交,以及主轴中心线与z轴间存在不相交,因此以激光向量方法测量空间定位(X、Y、Z)及使用刀尖定位方法测量刀尖定位就显得十分重要。
II. 如何解决问题
首先使用激光向量方法[1]来校验及补偿包含三项位移误差、六项真直度误差与三项直角度误差的空间定位误差,其次使用非接触式激光主轴测试器[2]来测量在不同旋转角度的刀尖点位移变化,此测量可用来校验与补偿两旋转轴的角度误差,最后动态测量在不同刀具路径与几何下的刀尖定位误差。
III. 如何进行(专利申请中)
激光向量方法详述于AP-1109,而主轴测试器亦详述于AP-1114,当以激光向量方法校验与补偿空间定位精度后,将具有精密球体的主轴测试器固定在主轴上,并将激光头固定在位置2上如图一所示,调校激光光使聚焦镜聚焦并垂直于精密球体表面如图二所示,移动五轴使得精密球体中心代表刀尖点中心在固定位置,测量因不同移动所产生得刀尖点位置变化,此时可测得A及B轴在不同角度时的角度变化。
IV. 五轴机器定位
机器坐标定义为(Xm, Ym, Zm, A, B).
A及B轴旋转中心定义为(Xp, Yp, Zp).
刀尖点位置定义为(Xt, Yt, Zt).
关系式如下:
Xp = Xm + Cx,
Yp = Ym + Cy,
Zp = Zm + Cz ,
其中 Cx, Cy, and Cz 为常数
精密球体
激光位置2
A
B
x
y
z
激光位置3
激光位置1
图一主轴具精密球体的五轴机器与其激光位置图
激光位置4
图二具精密球体中心在固定位置的五轴运动图
激光位置2
激光位置4
精密球体
(xt, yt, zt)
(xp, yp, zp)

Xt = Xp + RsinBcosA,
Yt = Yp + RcosBsinA,
Zt = Zp + RcosAcosB,
其中R为旋转中心与刀尖间的距离
校验A轴角度准确度
将激光头固定在位置3如图二所示
起点位置在Yp = Zp = A = B = 0,
当固定刀尖点时以5度增量移动A轴,因此
Yp = -RsinA
Zp = -R(1- cosA), 其中 A = 0°,5°,10°…..90°.
因此, dA = -dYp/(RcosA), 其中 dA 为在A度时的角度误差 and
dYp 为在A度时的测量偏差量
简单的工件程序如表一所示,在X方向的测量偏差量如图三所示,计算所得的角度误差如图四所示。
.
表一简单工件程序使其沿着圆移动并旋转A轴使刀尖点在固定位置上。
5AXIS SAMPLE PPM
(5-axis,R=15",5-degree linear interpolation)
(up to 90 degrees)
G0 .
G91 G01 G93 F2.
M00
Y--