5轴数控机床检验规格

5

轴数控机床检验规格

（ISO）

的最新动向

State of the art ISO standard for testing five‐axis machine tools

東京農工大学教授

堤正臣

Tokyo University of Agriculture and Technology

Prof.Dr.Masaomi TSUTSUMI

2 5轴数控加工中心的代表形式

主要有三种形式

工作台回转式主轴头回转式(龙门)主轴头·工作台

回转式(混合式)

w C A Y b X Z(C)t w X b Y Z C B(C)t w C X b Y Z A(C)t

工作台上有2个回转轴主轴上有2个回转轴主轴，工作台各有

1个回转轴

具有代表性的复合加工机(大连科德数控)

3

卧式复合加工机（KDW‐4200FH）立式复合加工机（KDL‐1550FH）

（14轴5轴联动卧式复合加工机）（11轴5轴联动立式复合加工机）w C b Z X Y B(C)t

C’Z’w C X b Z Y B(C)t

4 5轴数控加工中心和复合加工机的检验规格

-目前ISO认证中，只有主轴头回转式的检验规格

-还没有工作台回转式，混合式(复合加工机)的检验规格

-为此，在日本有了新的提案

(开发研究主要以东京农工大学为主) ISO10791：Test conditions for

machining centers审议中

Part1～3几何误差检测

P art6插补运动检测

P art7工作精度检测

插补运动检测·工作精度检测的

主要检测方法

5 ISO10791‐6

(1)插补运动检测

专用仪器测量

①3轴联动控制运动：利用Ball bar，R‐test检测

目的：轴的几何误差・工作台回转精度的评价

②5轴联动控制运动(圆锥台的底面)：利用Ball bar检测

目的：和圆锥台的工作精度比较

(不用精加工就可以测量精度)

ISO10791‐7

(2)工作精度检测(切削实验)精加工

①圆锥台(NAS979标准)(M3)

目的：5轴联动精

度②四角锥台(日本提

案)(M4)

目的：圆度，垂直度，平行度的评价

6插补运动专用检测仪器

Ball bar

球杆仪

1维sensor 英国Renishaw公司的

QC20球杆仪

R‐test Netherland,IBS公司的

R‐test仪

3维sensor

购入后1年当中2次破损(修理)

3轴联动控制运动

7

Ball bar的感度方向

Spindle side

Ball bar

Ball bar Table side Y

Z

O M

X

φ

理想圆弧

2球之间球杆的伸缩量

LVDT（Linear Variable Differential Transformer)感度方向：

伸缩方向

保持2球之间距离不变的运动变动:误差

不检测感度方向以外的变化Ball bar：可以测量3维运动

利用3轴联动的性能评价方法

8球杆仪

对于旋转轴的旋转运动始终保持一定方向

球杆仪(ball‐bar)

X

Z

YZ英国Renishaw公

司

的QC20球杆仪

A

A轴轴线方

向C

A

YZ Y

A YZ

A

A轴半径方向A轴切线方向工作台回转式5轴加工中心

9 C轴轴线方向C轴半径线方向C轴切线方向

A轴轴线方向A轴半径线方向A轴切线方向

10

测量结果例

XY

XY

XY

C

C

C轴轴线方向C轴半径方向C轴切线方向

90°

90°

90°

1div.:1μm1div.:1μm1div.:5μm

180°

0°180°

180°

0°0°

270°C CW CW

270°

270°

利用3轴联动的性能评价方法

11测量结果例

YZ

YZ

A

A YZ A

C轴半径方向C轴轴线方向C轴切线方向

1div.:1μm1div.:1μm1div.:5μm

0°

0°0°

90°90°

90°

利用测量结果

12轴的垂直度

A轴和C轴之间的垂直度等

-可以评价５轴机床固有的误差

R‐test和Ball bar之间的比较

Data有互换性

5轴联动控制运动的检测方法(ISO10791-7)

13利用圆锥台模仿5轴联动控制运动

工作精度实验方法:NAS979(1969)

Ball bar检测

End mill Z

W

Workpiece 5轴联动加工

直径差

倾斜角

φ2.0±0.0002 in

15°

圆度φ10 in X W Y W同轴度(a) Work piece (b) Cutting method

以主轴头回转式5轴加工中心为对象

当适用于工作台回转式5轴加工中心的时候