摇篮式五轴立式加工中心五轴RTCP精度手动调试方法

摇篮式五轴立式加工中心五轴RTCP精度手动调试方法
薛佟1,刘志坤2
（1.沈阳优尼斯智能装备有限公司，沈阳110142；2.沈阳机床股份有限公司，沈阳110142）
摘要：对五轴机床来说，五轴空间精度发生变化，导致联动精度降低，从而影响加工精度。

文中以摇篮式五轴立式加工中心为例，介绍一种通过手动的方式，使用球头检棒和百分表对该机床的五轴精度的R T C P精度调整的方法。

关键词：摇篮式五轴；五轴精度检测；R T C P精度；手动调节
中图分类号:TG659文献标志码:A文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员8）06原园074原园2 Five-axis RTCP Accuracy Manual Adjustment Method for Cradle-type Five-axis Vertical Machining Center
XUE Tong1,LIU Zhikun2
（1.Shenyang UNIS Intelligent Equipment Co.,Ltd.,Shenyang110142,China;2.Shenyang Machine Tool Co.,Ltd.,Shenyang110142,China）Abstract:If the five-axis machine tool's five-axis space accuracy changes,the linkage accuracy will be reduced,this will affect the machining accuracy.Taking a cradle-type five-axis vertical machining center as an example,this paper introduces a method of manually adjusting the RTCP accuracy of a five-axis precision machine using a ball-point inspection probe and a dial indicator.
Keywords:cradle five-axis;five-axis accuracy detection;RTCP accuracy;manual adjustment
0引言
数控机床的几何精度是加工精度的基础和保证，尤其对于一些复杂零件而言，加工时间较长，且零部件原材料费用较高，更要求机床具备很高的运行精度和重复定位精度。

在实际加工中，由于受到各种内外因素的影响，比如加工振动、温度变化、误操作撞刀等的影响，造成机床精度发生变化，尤其是空间精度发生变化，对五轴机床来说，五轴空间精度发生变化，导致联动精度降低，从而影响加工精度。

这就要求我们在使用五轴机床进行精加工操作之前，必须对机床进行五轴精度的校准，以保证机床精度，这样加工精度才有可能得到保证。

五轴RTCP精度误差的大小直接影响着五轴机床的零件加工尺寸。

1各国五轴精度调整功能对比
机床制造厂商在五轴机床出厂前通常采用雷尼绍无线测头与数控系统功能相结合的方法进行测量，例如西门子840D数控系统，就配备了CYCLE996运动测量循环功能，这一功能可对拥有多个旋转轴的机床的轴运动进行测量。

但是对于用户而言，该测量方法却不一定实用，一是配备雷尼绍测头成本较高；二是使用该自动补偿对专业性要求较高，普通用户操作起来有难度。

下面介绍一种在用户处，没有五轴自动校准装置的情况下，利用球头检棒与百分表即可完成五轴精度校准的简易方法，使用本方法，可有效地解决和调整机床的五轴RTCP精度误差。

2五轴精度调整操作
在五轴机床数控系统中，对五轴精度的补偿是通过2组参数来完成，分别为RTCP_OFFSET1、RTCP_OFFSET2。

其中RTCP_OFFSET1为第一旋转中心坐标，RTCP_OFFSET2为第二旋转中心坐标。

第一旋转中心位于第一旋转轴上，第二旋转中心位于第二旋转轴上。

第一旋转轴为主旋转轴，第二旋转轴的方向依赖于第一旋转轴，其方向跟随第一旋转轴运动而变化。

以A C双转台型五轴机床为例，A轴为第一旋转轴，C轴为第二旋转轴，如图1所示。

机床零点位于主轴
端面中心，第一旋
转中心和第二旋转
中心则分别为第一
旋转轴和第二旋转
轴在空间上的2个
垂足，如图2所示。

下面以A/C轴
结构的两轴转台五
轴立式加工中心为例，详述在手动对五轴RTCP精度的调整。

首先进行C轴在XY平面内回转中心的XY坐标确定，将A C轴回零，主轴孔安装上检棒，一般长度为300mm，球头检棒移动至工作台中心，尽量贴近工作台面，如图3所示，把磁力表座吸附在C轴工作台上，开启五轴联动功能，旋转C轴，以C0毅时的千分表数为基准，顺时针变化为正，逆时针变化为负，分别记录C90毅、C180毅和C270毅时的误差，记为驻90、驻180和驻270。

C轴误差计算如下：
驻C y=（驻90原驻270）/2；
驻C x=驻180/2。

将上述误差叠加数RTCP_OFFSET1X和RTCP_OFFSET2Y中。

复位生效后可按下列步骤检验，把
基金项目：沈阳市科技计划项目（17-16-2-00）
图1AC双转台旋转轴示意
Z+
Y+
A+
X+ C+
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圆园员8年第6期网址：电邮：hrbengineer@
网址： 电邮：hrbengineer@ 圆园员8年第6期
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（责任编辑马忠臣）
作者简介：王元芳（1983—）女，硕士，工程师，讲师，主要研究方向为
城轨车辆、机械电子。

收稿日期：2017-08-07
（上接第73页）
图2旋转中心示意图主轴中心移动至C 轴工作台边缘，把千分表表针压到如图
3所示检棒球头位置。

开启系统中的五轴联动功能选项，手动旋转C 轴，这时由于五轴联动功能的开启，X 、Y 轴也
将同时跟随C 轴进行联动，观察千分表表针有无变化，若无变化，则证明C 轴回转中心在XY 平面内坐标设置正确。

若有变化，则需要重做上述步骤调整RTCP_OFFSET1X 和RTCP_OFFSET2Y 。

具体如图4所示。

其次进行A 轴回转轴心在Y Z 平面内的坐标确定，并找出A C 轴回转轴心在Y 方向上的差值。

将A 、C 轴回零，球头检棒移动至工作台中心，和工作台面之间预留一定高度，以方便在工作台中心位置安装千分表。

将千分表指针沿Z 轴正方向对准球头底部，如图4所示。

先激活刀具长度
刀长应设定主轴端面到球再启系统五轴联手摇轮转A 轴，以A 0毅时的别记录A 90毅和
-90毅时的误差，驻90、驻-90。

A 轴误差计算如下：
驻A y =（驻90原驻原90）/2
驻A z =（原驻90原驻原90）/2
将上述误差叠加到CNC 参数RTCP_OFFSET1Y 和RTCP_OFFSET1Z 中。

将RTCP_OFFSET2Y 修正为：RTCP_OFFSET2Y -驻A y 。

此时RTCP_OFFSET2Y 的数值即是A 轴轴心与C 轴轴心在Y 方向上的差值，在两轴转台中，A/C 轴轴心线在理论上应该相交且垂直，但实际制造过程中由于加工、装配
精度的影响，无法做到相交且垂直，所以该参数即是为了
补偿A/C 轴轴心线的误差数值。

复位生效后可重复上述步骤检验，观察千分表表针有无变化，若无变化，则证明A 轴回转中心在XY 平面内坐标设置正确。

至此对五轴精度的检查及调整结束。

3结语
通过本文所述方法，可以快速简单地对五轴机床的五轴精度进行校正，虽然其缺乏一定的回转轴轴线角度偏差的补偿，但是对于不具备自动校正功能的用户，该方法简便易学，具有很高的可操作性。

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（责任编辑邵明涛）
作者简介：薛佟（1985—），男，工程师，主要从事数控机床产品研发与
设计工作。

收稿日期：2017-07-01
图图4RTCP 调试系统操作
图5A 轴回转中心误差检测示意图
MCS 零点
主轴
第二旋转中心
A 轴
C 轴
第一旋转中心
C 轴
A 轴方向旋转
75。