[0001] 本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控四五轴转台在数控机床上应用的检测方法及系统。

[0002] 数控五轴联动机床是一种包含科技含量、高精密度都非常高且可用于加工复杂曲面的数控机床。目前立式加工中心三个直线轴搭配数控四五轴转台的两个回转轴即可实现五轴五联动功能，一般数控四五轴转台具有两个轴，分别为倾斜轴A轴，旋转轴C轴。通常A轴并非具有360度旋转功能，而是具有正、负方向行程极限硬限位功能，而C轴往往具备360度旋转功能的。

[0003] 现有的应用于机床上的数控四五轴转台通常采用的检测方法是：通过在不同坐标轴的作用下加工一系列具有规定尺寸的工件，测量这些工件的实际尺寸与理论尺寸之间的偏差，以此评估机床的位置精度；同时通过测量不同轴之间的相对位置误差(如水平位移误差和垂直位移误差等)来评估轴间误差；此外，还会通过加工圆柱和球形等特殊形状的工件，测量工件表面的圆度和球度来评估旋转轴的精度。这种方法虽然能够全面评估五轴联动加工中心的位置精度、轴间误差、旋转轴精度、加工重复定位精度和轴向刚度等关键指标，但实际操作起来耗时耗力，需要使用多种不同类型的工件进行测试，这不仅极大地浪费了生产材料，还降低了生产效率。

[0054] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0055] 需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0056] 另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

[0057] 本申请实施例通过提供一种数控四五轴转台在数控机床上应用的检测方法，解决了现有技术中数控四五轴转台在数控机床应用各轴坐标系之间的位置关系难以确定，检测方法操作浪费生产材料，降低生产效率的技术问题。

[0058] 本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

[0059] 如图1、图2所示，本申请提供一种数控四五轴转台在数控机床上应用的检测方法，包括：

[0060] 建立A轴和C轴的机械原点；

[0061] 计算主轴零点于工作台面的Z轴机械坐标；

[0062] 获取C轴轴向中心于X/Y平面的位置，获取A轴轴向中心相对于C轴轴向中心的坐标，计算A轴轴向中心相对于C轴工作台面的中心点坐标，建立数控机床上系统于C轴工作台面中心点与相对于该中心点的A轴轴向中心位置。

[0063] 通过建立坐标系及各轴间位置关系，可以准确抓取数控四五轴转台相对于数控机床X/Y/Z三轴间的位置关系。

[0064] 实施例

[0065] 数控四五轴转台倾斜轴A和旋转轴C分别为可单独旋转的轴，在海德汉数控系统TNC上，建立A/C轴机械原点：应在数控机床系统上将参数MP710.3、MP710.4、MP750.3及MP750.4设为0，用以清楚A、C轴的背隙。开机后，所有轴向均执行原点复归。执行M11使所有轴向处于伺服位置回路控制之下(坐标位置显示控制解除表示消失)。若A轴机械原点需设定于某一特定位置时，可使用MP960.3，其设定方法如下：

[0066] 具体的，所述建立A轴和C轴的机械原点，包括：

[0067] 对A轴和C轴执行原点复归；

[0068] 将第一测量模块吸附在主轴上，使第一测量模块压在工作台面上，然后分别移动X轴和Y轴，然后旋转A轴，直至第一测量模块刻度不再变化，此时C轴工作台面处于水平状态，测得工作台面处于水平状态下A轴的机械坐标，记录此时A轴的机械坐标(REF)，并将此值(或数值乘以‑1)输入MP960.3内；

[0069] 若C轴的机械原点需设定某一特定位置时，可使用MP960.4，将C轴机械原点旋转至某一特定位置，测得C轴的机械坐标，记录此时C轴2的机械坐标(REF)，并将此值(或数值乘以‑1)输入MP960.4内。

[0070] 其中，第一测量模块为电子千分表或电子高度计或千分表。

[0071] 将A轴和C轴再次执行原点复归，第一测量模块吸附在主轴上的位置不变；

[0072] A轴重新原点复归后，于MDI模式下执行LA0 FMAX M91后，重复上述方式，重新验证C轴工作台台面的水平；

[0073] 再次旋转A轴，测得工作台面处于水平状态下A轴的机械坐标，本实施例中，旋转A轴并记录A+/A‑软体行程极限的机械坐标(REF)，将两个坐标MP910.3及MP921.3；

[0074] 将C轴机械原点旋转至某一特定位置，测得C轴的机械坐标，本实施例中，C轴重新原点复归后，于MDI模式下执行L C0 FMAX M91后，确认C轴的机械原点位于该特定位置。

[0075] 对A轴和C轴的静态与动能进行检验，测量A轴和C轴的背隙并进行背隙补正。

[0076] 寻圆测试(DBB Test)于上述检验工作完成后，再次在C轴工作台面上执行一次，以确保其精度。

[0077] 将A轴和C轴背隙补正的机械坐标数值转换为0°至360°的角度数值，由于机床的螺距补正和间隙坐标机械坐标为直线补偿，所以将系统重将直线补偿单输信息转换为角度参数新型，便于系统进行操作。

[0078] 如图3所示，所述计算主轴零点于工作台面的Z轴机械坐标包括：

[0079] 刀具零点在C轴工作台面上Z轴机械坐标设定，于MDI模式下执行LAO FMAX M91，使C轴工作台面处于水平状态；在工作台面上设置第二测量模块，移动Z轴到指定位置，使第二测量模块测量主轴端面与工作台面之间的距离L，同时测量Z轴当前位置无背隙机械坐标ZO；

[0080] 移动Z轴使主轴端面与工作台面接触，得到主轴零点于工作台面的Z轴机械坐标ZC＝ZO‑L。

[0081] 其中，第二测量模块为电子测高仪、接触式位移传感器、红外线测距传感器或块规。

[0082] 所述获取C轴轴向中心在XY平面上的位置包括：

[0083] 如图4所示，本实施例中，于MDI模式下执行LA0 FMAX M91，将工作台面调整至水平状态，在工作台面上设置第三测量模块，调整第三测量模块的中心与C轴的轴向中心重叠，将第一测量模块吸附在主轴上，第一测量模块的探针放置于第三测量模块的内壁，旋转C轴同时调整第三测量模块的位置使第一测量模块的测量数值不变，此时第三测量模块中心与C轴轴向中心处于同一条线上；

[0084] 将第三测量模块固定在工作台面上，移动移动X/Y轴使C轴的轴向中心于主轴旋转中心重叠，将第一测量模块吸附在主轴端面上，第一测量模块的探针与第三测量模块的内壁接触，转动主轴使第一测量模块的测量数值不变，此时第三测量模块中心、C轴轴向中心及主轴中心均在同一条线上；

[0085] 记录此状态下X轴所在位置无背隙机械坐标数值Xc，Y轴所在位置无背隙机械坐标数值Yc。

[0086] 第三测量模块为电子内径千分尺、电子内径规、激光孔径测量仪、电子塞规或环规。

[0087] 所述获取A轴轴向中心相对于C轴轴向中心的坐标包括：

[0088] 测量A轴轴向中心相对于C轴轴向中心的坐标位置，此测量方法适用于工作台面必须能将由水平方向旋转至任意一侧垂直方向，当第三测量模块中心与C轴轴向中心同心时，将第三测量模块同心固定在工作台面上，第一测量模块吸附在主轴上，第一测量模块的探针位于第三测量模块内部，获得X/Y轴所在位置无背隙机械坐标数值(X1/Y1)；

[0089] 上移Z轴第一测量模块远离第三测量模块，工作台面朝Y‑方向移动，于MDI模式下执行LA‑90FMAX M91，调整工作台面至垂直状态，下移Z轴至第一测量模块探针与工作台面记录Z轴机械坐标数值；

[0090] 工作台面朝Y+方向移动，使第一测量模块触碰工作台面且度数为零，记录此Y轴所在位置无背隙机械坐标数值Y2；

[0091] 将工作台面朝Y‑方向移动并向下移动Z轴至第一测量模块探针量测到第三测量模块内侧下缘面的高度，朝Y+方向移动工作台面，使第一测量模块探针位于第三测量模块内，下移Z轴使至第一测量模块探针量测到第三测量模块内侧下缘面的高度，记录此Z轴所在位置无背隙机械坐标数值Z2；

[0092] 将工作台面朝Y‑方向移动并向上移动Z轴至第一测量模块探针量测到第三测量模块内侧下缘面的高度，于MDI模式下执行LA0 FMAX M91，调整工作台面处于水平状态，朝Y+方向移动工作台面，使第一测量模块探针位于第三测量模块内，下移Z轴使至第一测量模块探针量测到第三测量模块内侧下缘面的高度，记录此Z轴所在位置无背隙机械坐标数值Z1。

[0093] 如图5‑图7所示，所述计算A轴轴向中心相对于C轴工作台面的中心点坐标，计算公式如下：

[0094] V1＝∣Y1‑Y2∣＝Zca‑Yca+R………(1)

[0095] V2＝∣Z1‑Z2∣＝Yca+Zca+R………(2)

[0096] (1)+(2)＝V1+V2＝2×Zca+2×R Zca＝(V1+V2)/2‑R

[0097] 将Zac值带入(1)式内，得出Yca＝∣Z1‑Z2∣‑R‑Zca

[0098] 若∣Z1‑Z2∣‑R＞Zca则Yca的解将为正值，则A轴位于C轴左侧；

[0099] 若∣Z1‑Z2∣‑R＜Zca则Yca的解将为负值，则A轴位于C轴右侧；

[0100] A/C轴放置于数控机床工作台上，Yca为A轴1轴向中心相对于C轴2工作台面5中心点之Y分量，Zca为A轴1轴向中心相对于C轴2工作台面5中心点值Z分量，R为第三测量模块内圆半径数值。

[0101] 一种检测系统，包括：

[0102] 第一测量模块，其用于测量A/C轴的机械坐标；

[0103] 第二测量模块，其用于测量主轴端面与工作台面接触时的Z轴机械坐标；

[0104] 第三测量模块，其用于测量A轴轴向中心相对于C轴轴向中心的坐标，以及X/Y轴所在位置无背隙机械坐标。

[0105] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0106] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。