專(zhuān)利名稱：機(jī)床校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及機(jī)床，特別涉及校準(zhǔn)車(chē)床諸如車(chē)床、銑車(chē)床(mill-turn machine)等的方法。
背景技術(shù)：
車(chē)床是已知的。在常用車(chē)床上，工件保持在卡盤(pán)中高速旋轉(zhuǎn)。然后，切削工具接觸 旋轉(zhuǎn)工件，切削或“車(chē)削”工件形成希望的形狀。銑車(chē)床，可以認(rèn)為是車(chē)床的一種變形，也是已知的。這種車(chē)床包括旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)以保持 工件，并且還具有用于旋轉(zhuǎn)切削工具的裝置。然后工件和標(biāo)準(zhǔn)車(chē)床上一樣進(jìn)行車(chē)削和/或 可以使用旋轉(zhuǎn)工具在工件上銑削特征。銑車(chē)床還可以具有回轉(zhuǎn)頭，以允許切削工具從不同 方向接觸工件。在操作車(chē)床、銑車(chē)床以及類(lèi)似物時(shí)，通常需要確定工件旋轉(zhuǎn)軸線(即所謂的中心 線)。這是因?yàn)榍腥牍ぜ娜魏翁卣鞯某叽缍际怯汕邢鞴ぞ呦鄬?duì)于車(chē)床中心線的位置確定 的。已知有許多手工獲取車(chē)床中心線的方法。例如，可以使用度盤(pán)式指示器。但是，現(xiàn) 在越來(lái)越希望自動(dòng)校準(zhǔn)車(chē)床并自動(dòng)進(jìn)行切削操作，以使車(chē)床停機(jī)時(shí)間最少，并增加機(jī)加工 部件的生產(chǎn)率。EP0283486描述了利用裝載到車(chē)床的工具保持件中的碰觸式觸發(fā)測(cè)量探針確定卡 盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸線的各種方法。具體來(lái)說(shuō)，EP0283486描述了這種碰觸式觸發(fā)探針如何通過(guò)測(cè)量 工件上徑向?qū)χ玫狞c(diǎn)的位置來(lái)估算保持在車(chē)床卡盤(pán)中的工件的旋轉(zhuǎn)軸線。在EP0283486的 一個(gè)實(shí)施例中，描述了如何進(jìn)行工件的犧牲性切削并測(cè)量切削特征的徑向?qū)χ命c(diǎn)來(lái)獲取中 心線。但是，在工件上進(jìn)行試探性切削并不總是可行，而且這種切削過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間可能令 人無(wú)法接受。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的校準(zhǔn)車(chē)床諸如車(chē)床、銑車(chē)床等的方法。根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種將機(jī)床的第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線位置作為 沿著機(jī)床平移軸線的位移的函數(shù)來(lái)確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線位置的方法，所述第一 可旋轉(zhuǎn)部分具有與其相關(guān)聯(lián)的第一特征，其特征在于所述方法包括以下步驟(A)利用以下方法確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的位置(i)使用測(cè)量探針確定第一特征的位置，(ii)將第一可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，(iii)利用所述測(cè)量探針確定第一特征的新位置，以及
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(iv)利用步驟(i)和(iii)中確定的位置測(cè)量值計(jì)算第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線 的位置；(B)沿著所述平移軸線平移測(cè)量探針和第一可旋轉(zhuǎn)部分至少之一；和(C)重復(fù)步驟(A)以確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的另外的位置。因此，本發(fā)明利用了作為車(chē)床的第一可旋轉(zhuǎn)部分的一部分或者連接到該第一可旋 轉(zhuǎn)部分并相對(duì)于所述第一可旋轉(zhuǎn)部分具有固定(通常未知)位置的第一特征。所述第一 特征可以是任何可以由探針測(cè)量其位置的特征，例如，可以包括凸臺(tái)、立柱、基準(zhǔn)球(datum sphere)等。用來(lái)測(cè)量該特征的位置的測(cè)量探針可以是接觸式探針(例如，碰觸式觸發(fā)探 針)或非接觸式探針。在所述可旋轉(zhuǎn)部分位于兩個(gè)(或多個(gè))不同旋轉(zhuǎn)取向時(shí)，利用測(cè)量 探針來(lái)確定第一特征相對(duì)于車(chē)床主體的位置，能精確確定車(chē)床的第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸 線(所謂的C軸或車(chē)床中心線)。因此，本發(fā)明的方法能在不切削工件的情況下獲得車(chē)床的真實(shí)中心線(C軸)。此 外，還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法不會(huì)遭遇測(cè)量卡盤(pán)或工件的兩個(gè)不同特征時(shí)可能發(fā)生的誤差。具 體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的方法可以用來(lái)獲取車(chē)床的真實(shí)中心線，而并不依賴于假設(shè)一對(duì)特征離中 心線距離相等。本發(fā)明因此可以看做是對(duì)EP0283486所述技術(shù)的改進(jìn)。本方法的優(yōu)勢(shì)還在于，可以以完全自動(dòng)的方式進(jìn)行，因此可以比手工設(shè)定技術(shù) (例如，利用度盤(pán)式指示器)明顯更快地進(jìn)行。本方法還可以(例如在部件之間)相對(duì)快速 地進(jìn)行，以允許進(jìn)行車(chē)床常規(guī)校準(zhǔn)，從而減少使用中與中心線位置變化相關(guān)的加工誤差。應(yīng)該注意，本文中“車(chē)床”限定了具有可以保持工件的第一可旋轉(zhuǎn)部分的車(chē)床，并 且該第一可旋轉(zhuǎn)部分布置地能讓切削工具在工件旋轉(zhuǎn)的同時(shí)接觸工件，即，該車(chē)床是工件 可以“被車(chē)削”的車(chē)床。車(chē)床因此包括傳統(tǒng)車(chē)床或銑車(chē)床。車(chē)床還可以包括切削過(guò)程中工 件可以旋轉(zhuǎn)的銑床(milling machine)或加工中心。車(chē)床可以具有任意取向的C軸，例如 該車(chē)床可以具有基本上水平或基本上垂直取向的C軸。車(chē)床還可以包括可以根據(jù)需要相對(duì) 于該車(chē)床重新定向的第一可旋轉(zhuǎn)部分，例如，該車(chē)床可以是C軸取向可以相對(duì)于固定工具 進(jìn)行調(diào)節(jié)的加工中心(例如，可以包括5軸加工中心，其中保持工件的卡盤(pán)可以回轉(zhuǎn))。但 是，應(yīng)該注意，車(chē)床顯著不同于工件被切削時(shí)工件始終保持靜止的基本銑床。便于使用的是，步驟(ii)包括旋轉(zhuǎn)第一可旋轉(zhuǎn)部分經(jīng)過(guò)180°。應(yīng)該注意，這里 限定了幾何特征，從而第一可旋轉(zhuǎn)部分在車(chē)床的X-Y平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的C軸名義 上與車(chē)床Z軸對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)然應(yīng)該注意，C可能如下所述那樣并不總是與ζ軸精確對(duì)準(zhǔn)。利用這 種坐標(biāo)幾何關(guān)系，步驟(i)和(iii)的測(cè)量值各自給出了一對(duì)x，Y坐標(biāo)。因此，中心線位置 (X和Y)是兩個(gè)測(cè)量得到的X和Y位置的中點(diǎn)。技術(shù)人員應(yīng)該明白，根據(jù)需要，可以使用不 同的坐標(biāo)幾何關(guān)系進(jìn)行位置測(cè)量。此外，步驟(ii)可以包括將所述第一可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)任 意角度。例如，根據(jù)需要，第一可旋轉(zhuǎn)部分可以轉(zhuǎn)過(guò)小于180°，小于90°或大于90°或者 大于180°。對(duì)于特定種類(lèi)的車(chē)床而言，諸如大型車(chē)床，測(cè)量探針可能僅有有限的可達(dá)性。這會(huì) 限制本方法步驟(ii)過(guò)程中可用的最大角度步進(jìn)變化。步驟(ii)因此可以包括旋轉(zhuǎn)所述 第一可旋轉(zhuǎn)部分經(jīng)過(guò)小于180°的角度或旋轉(zhuǎn)不超過(guò)90°。具有優(yōu)勢(shì)的是，該方法可以包 括初始步驟確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線在第一車(chē)床軸線上的位置。這種初始步驟可 以包括如以下詳細(xì)說(shuō)明的那樣，在第一車(chē)床軸線假設(shè)中心線的任意一側(cè)進(jìn)行測(cè)量。第一車(chē)床軸線例如可以是X軸，而初始步驟則可以包括確定X軸中心線。具有優(yōu)勢(shì)的是，步驟(i) 可以包括將第一可旋轉(zhuǎn)部分定向，以使第一特征基本上位于所述第一車(chē)床軸線上。這樣，可 以獲取車(chē)床中心線的位置(例如，X和Y兩者)。具有優(yōu)勢(shì)的是，車(chē)床包括工具保持件，步驟(i)和(iii)中用來(lái)確定所述第一特征 的位置的測(cè)量探針由該工具保持件保持。工具保持件可以保持一個(gè)或多個(gè)切削工具或工具 附件(諸如測(cè)量探針)。工具保持件優(yōu)選可以相對(duì)于車(chē)床的第一可旋轉(zhuǎn)部分(例如，沿著 χ，y和ζ)移動(dòng)，并還提供本方法步驟(i)和(iii)的位置信息。因此，工具保持件允許工 具或附件接觸工件，并向車(chē)床控制器輸出工具位置信息。通常，工具保持件布置成使得切削 工具和工具附件能夠自動(dòng)互換。便于使用的是，工具保持件包括用于保持工具或工具附件的第二可旋轉(zhuǎn)部分。因 此，車(chē)床可以包括除車(chē)削工件之外還可以銑削所述工件的所謂的銑車(chē)床。銑車(chē)床通常具有 包括可旋轉(zhuǎn)部分的頭部和允許工具(例如，切削工具和銑削工具)和工具附件(例如，測(cè) 量探針)根據(jù)需要裝載到第二可旋轉(zhuǎn)部分的自動(dòng)工具更換器。具有優(yōu)勢(shì)的是，步驟(i)和 (iii)中用來(lái)確定所述第一特征的位置的測(cè)量探針由所述第二可旋轉(zhuǎn)部分保持。所述方法 可以方便地包括將第二可旋轉(zhuǎn)部分(以及測(cè)量探針)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度的步驟。第二可旋轉(zhuǎn)部分具有優(yōu)勢(shì)地由回轉(zhuǎn)頭承載，該回轉(zhuǎn)頭可以圍繞至少一個(gè)軸線(“B 軸”)旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)頭還可以承載一個(gè)或多個(gè)額外的可旋轉(zhuǎn)部分，用來(lái)承載額外的工具或工具 附件。因此，該方法可以利用通常稱為回轉(zhuǎn)頭銑車(chē)床的車(chē)床來(lái)實(shí)施。這種車(chē)床具有可以旋 轉(zhuǎn)從而在第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線之間引入傾角的回轉(zhuǎn) 頭，即圍繞B軸旋轉(zhuǎn)改變A軸和C軸之間的夾角。A軸通常來(lái)說(shuō)，在B軸處于0°轉(zhuǎn)角時(shí)，名 義上與C軸對(duì)準(zhǔn)。如上所述，這種回轉(zhuǎn)頭可以沿著X，y和ζ移動(dòng)，并且還可以旋轉(zhuǎn)，從而允 許工具或工具附件以不同的取向接觸工件，這樣增大了工件上可以車(chē)削或銑削的特征的范 圍。所述方法可以方便地應(yīng)用于第一可旋轉(zhuǎn)部分可以圍繞軸線回轉(zhuǎn)或相對(duì)于該軸線 傾斜的車(chē)床。例如，第一可旋轉(zhuǎn)部分可以由托架承載，該托架可以移動(dòng)，以改變第一可旋轉(zhuǎn) 部分相對(duì)于位置固定的第二可旋轉(zhuǎn)部分的傾角。與回轉(zhuǎn)頭車(chē)床一樣，這種車(chē)床還在第一可 旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線之間引入了傾角。該方法還可以適用于 同時(shí)具有回轉(zhuǎn)頭和可以圍繞一個(gè)或多個(gè)軸回轉(zhuǎn)或相對(duì)于其傾斜的第一可旋轉(zhuǎn)部分的車(chē)床。具有優(yōu)勢(shì)的是，步驟(i)至(iii)是在回轉(zhuǎn)頭的第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線布置 地基本上平行于第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的情況下(即，B = 0° )進(jìn)行的。這樣，可以 在回轉(zhuǎn)頭處于B = 0°取向的情況下，相對(duì)于第二可旋轉(zhuǎn)部分的A軸確定第一可旋轉(zhuǎn)部分 (例如，卡盤(pán))的C軸的位置。優(yōu)選，所述方法包括將第二可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)一定角度。這樣可以具有優(yōu)勢(shì)地用于 獲取任意觸針偏移量或類(lèi)似值。具有優(yōu)勢(shì)的是，步驟(ii)可以包括將第二可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò) 一定角度的步驟。這樣，在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，可以旋轉(zhuǎn)第一可旋轉(zhuǎn)部分和第二可旋轉(zhuǎn)部分兩 者，第一可旋轉(zhuǎn)部分和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)量?jī)?yōu)選相同，但是根據(jù)需要也可以不同。第一 和第二可旋轉(zhuǎn)部分可以一起旋轉(zhuǎn)，或根據(jù)需要依次轉(zhuǎn)動(dòng)。具有優(yōu)勢(shì)的是，步驟(ii)和(iii)重復(fù)一次或多次。這樣，在第一可旋轉(zhuǎn)部分以 及根據(jù)需要第二可旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)到許多不同取向的情況下，獲得第一特征的位置的許多測(cè)量值。便于使用的是，步驟(i)是在第一和第二可旋轉(zhuǎn)部分取向?yàn)?°的情況下進(jìn)行的， 步驟(ii)包括將第一和第二可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)90°，而步驟(ii)和(iii)執(zhí)行4次。因此， 所述方法可以初始處于A軸和C軸都為0°。然后，所述方法在以下軸向旋轉(zhuǎn)的情況下獲得 第一特征的(x，y)位置的 4 個(gè)測(cè)量值(A = 0° ,C = O0 )、(A = 90°，C = 90° )、(A = 180°，C =180° )和(A = 270°，C = 270° )。應(yīng)該注意，雖然第一和第二可旋轉(zhuǎn)部分可以按照上述方式一起旋轉(zhuǎn)，但是技術(shù)人 員應(yīng)該明白，可以使用該方法的多種變形方法。例如，步驟(i)可以包括在第二可旋轉(zhuǎn)部分 處于兩個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)取向的每一個(gè)取向的情況下，確定所述特征的位置的步驟，和/或步 驟(iii)可以包括在第二可旋轉(zhuǎn)部分處于兩個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)取向的每一個(gè)取向的情況下，確 定所述特征的位置的步驟。具有優(yōu)勢(shì)的是，步驟(i)包括將第一可旋轉(zhuǎn)部分的取向設(shè)定為0°，并在第二可旋 轉(zhuǎn)部分處于0°和180°的情況下，測(cè)量第一特征的位置，步驟(ii)包括將第一可旋轉(zhuǎn)部分 轉(zhuǎn)過(guò)180°，而步驟(iii)包括在第二可旋轉(zhuǎn)部分處于0°和180°的情況下測(cè)量第一特征 的位置。然后，所述方法在以下軸向旋轉(zhuǎn)的情況下，給出第一特征的位置(x，y)的4個(gè)測(cè)量 值(A = 0°，C = 0° )、(A=180°，C = 0° )、(A = 0°，C = 180° )和(A = 180°， C = 180° )。所述方法具有優(yōu)勢(shì)地包括額外的步驟確定第一可旋轉(zhuǎn)部分和第二可旋轉(zhuǎn)部分的 旋轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)位移。如以下更為詳細(xì)地說(shuō)明，可以從上述4組χ和y位置測(cè)量值中方便 地獲得A軸和C軸的這種相對(duì)位移。技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，許多組其他不同的測(cè)量值也可 以產(chǎn)生有關(guān)軸對(duì)準(zhǔn)情況的類(lèi)似信息。根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種方法，該方法將第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的 (例如，χ, y)位置作為沿著車(chē)床平移(例如，ζ)軸的位移的函數(shù)來(lái)確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的 旋轉(zhuǎn)軸線的(例如，χ，y)位置，所述方法包括以下步驟(A)利用本發(fā)明第一方面的方法確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的(X，y)位置，(B)沿著所述平移軸平移(沿著Z)測(cè)量探針和/或第一可旋轉(zhuǎn)部分；和(C)利用本發(fā)明第一方面的方法確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的(X，y)位置。步驟(B)和(C)可以根據(jù)需要重復(fù)一次或多次。這樣，可以相對(duì)于ζ軸在兩個(gè)或 多個(gè)地點(diǎn)確定c軸位置。所述方法進(jìn)一步包括步驟(D)利用步驟(A)和(C)獲得的測(cè)量 值確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線(所謂“C軸”)相對(duì)于車(chē)床軸線(例如，“ζ軸”)的角度 對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。另一類(lèi)似方法也可以用于將第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的(例如，x，y)位置作為 沿著車(chē)床平移軸(例如，ζ)的位移的函數(shù)來(lái)確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的(例如，X, y)位置，所述方法包括以下步驟(A)利用本發(fā)明第一方面的方法確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的(X，y)位置；(B)平移(沿著Z)測(cè)量探針，和(C)利用本發(fā)明第一方面的方法確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的(X，y)位置。步驟(B)和(C)可以根據(jù)需要重復(fù)一次或多次。這樣，可以相對(duì)于ζ軸在兩個(gè)或 多個(gè)地點(diǎn)確定A軸的位置。所述方法進(jìn)一步包括步驟(D)利用步驟(A)和(C)獲得的測(cè)量值確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線(所謂“A軸”)相對(duì)于車(chē)床平移(例如，橫向)軸線 (例如，“ζ軸”)的角度對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。對(duì)于具有第二可旋轉(zhuǎn)部分的車(chē)床而言，因此可以確定A和/或C軸相對(duì)于ζ軸的 對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。這樣允許校正這些軸的對(duì)準(zhǔn)關(guān)系，或者讓車(chē)床自動(dòng)校正工具位置，以防止切削過(guò) 程出現(xiàn)不希望的錐度。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種對(duì)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)軸車(chē)床的方法，所述車(chē)床具有用于保 持工件的第一可旋轉(zhuǎn)部分和用于保持工具或工具附件的第二可旋轉(zhuǎn)部分，其中第一可旋轉(zhuǎn) 部分的旋轉(zhuǎn)軸線可以相對(duì)于第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜(例如，回轉(zhuǎn))，并且第一可旋 轉(zhuǎn)部分具有與其相關(guān)聯(lián)的第二特征，所述方法包括以下步驟(a)設(shè)置回轉(zhuǎn)軸車(chē)床，其中已經(jīng)利用本發(fā)明第一方面的方法確定了第一可旋轉(zhuǎn)部 分和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)位移；(b)利用第二可旋轉(zhuǎn)部分保持的測(cè)量探針確定第二特征的位置；和(c)改變第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線之間的傾角， 并重復(fù)步驟(b)。具有優(yōu)勢(shì)的是，回轉(zhuǎn)軸車(chē)床包括其中第二可旋轉(zhuǎn)部分由回轉(zhuǎn)頭承載的回轉(zhuǎn)頭車(chē) 床，其中步驟(c)包括將回轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)到不同(“B軸”)的取向并重復(fù)步驟(b)。擇一地或額 外地，第一可旋轉(zhuǎn)部分可以適配成相對(duì)于第二可旋轉(zhuǎn)部分回轉(zhuǎn)。根據(jù)需要，任何回轉(zhuǎn)可以圍 繞一個(gè)或多個(gè)軸。對(duì)于常用回轉(zhuǎn)頭車(chē)床而言，確定第二特征的位置所需的測(cè)量值在處于第一回轉(zhuǎn)頭 取向(例如，B = 0° )的情況進(jìn)行測(cè)量。然后，該回轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)到第二取向(例如，B = 90° )， 此時(shí)測(cè)量探針再次用來(lái)測(cè)量確定第二特征的位置所需的測(cè)量值。也可以在回轉(zhuǎn)頭處于不同 B軸取向(例如，45° )的情況下，測(cè)量額外的測(cè)量值。應(yīng)該注意，步驟(b)優(yōu)選包括測(cè)量第二特征的x、y和ζ位置，因此可能需要利用測(cè) 量探針測(cè)量多個(gè)不同的測(cè)量值。利用這種測(cè)量值確定基準(zhǔn)球精確中心的方法在以下更為詳 細(xì)地說(shuō)明。此外，步驟(a)可以包括利用本發(fā)明第一方面的方法來(lái)確定第一可旋轉(zhuǎn)部分和 第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)位移。因此，所述方法涉及在回轉(zhuǎn)頭或第一可旋轉(zhuǎn)部分回轉(zhuǎn)到許多不同取向的情況下， 確定第二特征的位置。在良好對(duì)準(zhǔn)的車(chē)床中，第二特征的測(cè)量位置對(duì)于這些取向每一個(gè)取 向來(lái)說(shuō)是相同的，但是平移誤差會(huì)引起這些測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致工具位置誤差或 者所謂的工具偏移誤差。便于使用的是，所述方法包括確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線和第二可旋轉(zhuǎn)部分 的旋轉(zhuǎn)軸線之間的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位置(即，回轉(zhuǎn)軸位置)的步驟。具有優(yōu)勢(shì)的是，所述方法還包括以下步驟將工具偏移誤差作為第一可旋轉(zhuǎn)部分 和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線之間的相對(duì)傾角(回轉(zhuǎn)度)的函數(shù)來(lái)確定工具偏移誤差。在 回轉(zhuǎn)頭車(chē)床中，可以將工具偏移誤差作為回轉(zhuǎn)頭(B軸)取向的函數(shù)來(lái)測(cè)量工具偏移誤差。 換句話說(shuō)，第二特征的位置的兩個(gè)測(cè)量值可以用來(lái)確定任意回轉(zhuǎn)頭(B軸)取向的工具偏移 誤差。如果工具偏移誤差如以下更為詳細(xì)說(shuō)明的那樣隨著B(niǎo)軸取向而正弦變化，則兩個(gè)測(cè) 量值(例如，在B = 0°和B = 90° )可以外推以限定任意B軸取向的工具偏移誤差。便于使用的是，對(duì)于第二特征和第二可旋轉(zhuǎn)部分之間不同的位移重復(fù)步驟(b)。優(yōu)
8選利用兩個(gè)或多個(gè)觸針尖端重復(fù)步驟(b)，每個(gè)觸針尖端具有距離第二可旋轉(zhuǎn)部分的不同 位移。步驟(b)可以具有優(yōu)勢(shì)地利用多尖端探針或利用具有長(zhǎng)度不同的觸針的兩個(gè)不同探 針來(lái)進(jìn)行。便于使用的是，步驟(b)利用測(cè)量探針的觸針的桿部至少執(zhí)行一次，以確定第二 特征的位置。這樣，可以對(duì)于兩種或多種長(zhǎng)度的工具測(cè)量工具偏移誤差。所述方法可以方便地包括將工具偏移誤差作為第一可旋轉(zhuǎn)部分和第二可旋轉(zhuǎn)部 分的旋轉(zhuǎn)軸線之間的相對(duì)傾角(例如，回轉(zhuǎn)頭車(chē)床的B軸取向)以及工具長(zhǎng)度的函數(shù)來(lái)確 定工具偏移誤差。這樣，可以在第一和第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線之間成任意傾角的情況 下，對(duì)于任意長(zhǎng)度的工具計(jì)算工具偏移誤差。因此，本發(fā)明提供了一種在銑床或加工中心 中確定工具偏移誤差的自動(dòng)化方法，并允許該車(chē)床精確并可重復(fù)地在工件上車(chē)削或銑削特 征。具有優(yōu)勢(shì)的是，共同特征用于本發(fā)明第一方面的方法中所用的第一特征和本發(fā)明 第三方面的方法中所用的第二特征。換句話說(shuō)，單個(gè)特征可以用來(lái)確定中心線(C軸)位置 以及與回轉(zhuǎn)頭關(guān)聯(lián)的任意平移(工具偏移)誤差。可以選擇的是，第一特征可以不同于第 二特征。第二特征優(yōu)選包括基準(zhǔn)球，例如第一可旋轉(zhuǎn)部分可以保持包括基準(zhǔn)球的部件。可 以具有優(yōu)勢(shì)地由包括兩個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)球的桿部或軸來(lái)提供第二特征和/或第一特征。具有優(yōu)勢(shì)的是，車(chē)床的第一可旋轉(zhuǎn)部分包括所述第一特征。換句話說(shuō)，車(chē)床的第一 可旋轉(zhuǎn)部分可以具有形成在其上或連接于其上的適當(dāng)特征。第一特征可以永久或暫時(shí)連接 到第一可旋轉(zhuǎn)部分。第一特征可以包括以下所述特征之一或多個(gè)孔、洞、凸臺(tái)、襯墊、凹坑 或塊。例如，卡盤(pán)可以在其周邊形成凸臺(tái)或孔?？梢赃x擇的是，第一可旋轉(zhuǎn)部分可以保持 包括所述第一特征的部件。例如，第一可旋轉(zhuǎn)部分可以保持具有形成于其上或連接于其上 的第一特征的部件。所述部件可以方便地包括形成所述第一特征的凸起(例如，凸臺(tái)或立 柱)。具有優(yōu)勢(shì)的是，前述方法還包括利用測(cè)量探針相對(duì)于第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線 的位置確定工具設(shè)定設(shè)備的位置的步驟。在工具設(shè)定設(shè)備(例如，由工具設(shè)定臂保持的工 具設(shè)定管)和中心線之間建立經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的聯(lián)系，允許切削工具相對(duì)于中心線精確定位。根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了自動(dòng)化的車(chē)床設(shè)備，該設(shè)備適合進(jìn)行編程來(lái)實(shí)施本 發(fā)明第一、第二和第三方面其中之一所述的方法。根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了用于控制車(chē)床的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序使得 在裝載到適當(dāng)車(chē)床的計(jì)算機(jī)控制器中的時(shí)候，所述車(chē)床適配成實(shí)施本發(fā)明第一、第二和第 三方面其中之一所述的方法。還可以具有優(yōu)勢(shì)地提供包含這種計(jì)算機(jī)程序的車(chē)床可讀介質(zhì) (例如，光盤(pán)或軟盤(pán))。根據(jù)本發(fā)明再一方面，提供一種車(chē)床，其具有用來(lái)保持工件的第一可旋轉(zhuǎn)部分，該 第一可旋轉(zhuǎn)部分具有與其相關(guān)聯(lián)的第一特征，其中所述車(chē)床包括車(chē)床控制器，布置該車(chē)床 控制器用于確定第一特征的位置，將所述第一可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，并確定第一特征 的新位置。具有優(yōu)勢(shì)的是，所述控制器包括測(cè)量探針來(lái)確定第一特征的位置。具有優(yōu)勢(shì)的 是，所述控制器進(jìn)一步布置成利用所確定的位置信息來(lái)確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線 (所謂的“C軸”)的位置。還可以方便地設(shè)置這種車(chē)床來(lái)實(shí)施上述方法。雖然本文利用笛卡爾坐標(biāo)系(即，參照相互正交的X、y和Z軸)描述位置信息，但 是應(yīng)該注意，位置信息也可以利用不同的坐標(biāo)系統(tǒng)(例如，利用極坐標(biāo))來(lái)表示。同樣，術(shù)語(yǔ)“A軸”、“B軸”和“C軸”也是為了方便而在本文中所用的簡(jiǎn)稱，本領(lǐng)域技術(shù)人員以前也可 能利用不同的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述這些旋轉(zhuǎn)軸線。使用這些術(shù)語(yǔ)不應(yīng)看作是以任何方式對(duì)本發(fā)明范 圍進(jìn)行限制。


參照附圖，以下僅作為示例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中圖1示出了處于第一和第二取向的車(chē)床卡盤(pán)；圖2示出了兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)以及車(chē)床中心線之間的幾何關(guān)系；圖3圖示了具有回轉(zhuǎn)頭的銑車(chē)床；圖4圖示了用來(lái)獲取A軸和C軸相對(duì)位置的幾何關(guān)系；圖5示出了用于獲取觸針相對(duì)于C軸的位置的幾何關(guān)系；圖6示出了具有處于回轉(zhuǎn)取向的頭部的銑車(chē)床；圖7示出了雙尖端觸針；圖8示出了具有回轉(zhuǎn)頭和工具設(shè)定臂的銑車(chē)床；圖9示出了由設(shè)定臂保持的工具管的對(duì)準(zhǔn)關(guān)系；圖10示出了校準(zhǔn)工具設(shè)定盤(pán)；圖11圖示了銑車(chē)床，其銑頭位于三個(gè)不同的位置；圖12圖示了主轉(zhuǎn)軸(C軸)與ζ軸不對(duì)準(zhǔn)；圖13示出了雙校準(zhǔn)球設(shè)備；圖14圖示了用于測(cè)量銑刀轉(zhuǎn)軸(A軸)與ζ軸的不對(duì)準(zhǔn)關(guān)系的雙尖端探針；圖15圖示了用于大型車(chē)床的另一校準(zhǔn)方法，在大型車(chē)床中，觸及卡盤(pán)受到限制；圖16示出了具有可傾斜的工作臺(tái)的銑車(chē)床；圖17示出了圖16所示設(shè)備的幾何特征；圖18示出了等同于圖16的回轉(zhuǎn)頭。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，示出了車(chē)床卡盤(pán)4的平面圖，帶有特征6。特征6可以是形成在卡盤(pán)內(nèi)或 卡盤(pán)上的整體特征或可以形成在由該卡盤(pán)所保持的部件中。還示出了關(guān)聯(lián)的測(cè)量探針10， 例如EP0283486中所述的那種碰觸式觸發(fā)探針。這種探針通?？梢园惭b在車(chē)床(未示出) 工具保持件上并可以與一個(gè)或多個(gè)切削工具互換?？ūP(pán)4可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線8旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線通常稱為車(chē)床中心線或C軸。圖Ia圖示了處于第一取向的卡盤(pán)4，而圖Ib示出了卡盤(pán)4相對(duì)于第一取向轉(zhuǎn)過(guò) 180°的第二取向。如上所述，必須精確確定車(chē)床中心線(即，卡盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸線)，以保證可以將部件 精確地車(chē)削到所需的直徑。為了精確確定卡盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸線，因此確定隨后由卡盤(pán)保持的任 何工件的旋轉(zhuǎn)軸線，可以使用以下測(cè)量程序(a)測(cè)量探針10首先用來(lái)測(cè)量卡盤(pán)取向如圖Ia所示的情況下，特征6的x-y位置
(X1, Yi)。(b)然后將卡盤(pán)4轉(zhuǎn)過(guò)180° (見(jiàn)圖lb)。
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(c)然后利用測(cè)量探針10測(cè)量該特征的新χ-y位置(x2，y2)。如圖2所示，表示了參照?qǐng)D1所述的測(cè)量位置(Xl，Y1)和(x2，I2)的幾何示意圖。 距離A是X1和X2之差的一半，而距離B是yi和y2之差的一半。因此，可以看出，可以從這 些測(cè)量值中方便地確定車(chē)床中心線8。一旦確定了車(chē)床中心線，就可以利用測(cè)量探針測(cè)量工具設(shè)定臂相對(duì)于車(chē)床中心線 的位置。這樣依次可以將工具相對(duì)于車(chē)床中心線精確定位。下面將針對(duì)銑車(chē)床30來(lái)描述上述校準(zhǔn)技術(shù)的變體。圖3示出了銑車(chē)床30的側(cè)視圖。銑車(chē)床包括卡盤(pán)32 (可以圍繞C軸旋轉(zhuǎn))和銑 頭36，卡盤(pán)32保持基準(zhǔn)球34，銑頭36保持碰觸式觸發(fā)探針38。銑頭36布置成保持工具或 工具附件(諸如探針38)，并可以圍繞A軸旋轉(zhuǎn)該工具。銑頭36還可以圍繞B軸在y-z平 面內(nèi)回轉(zhuǎn)。在銑車(chē)床中，必須相對(duì)于保持工具的銑頭36的部件的旋轉(zhuǎn)軸線獲取卡盤(pán)32的旋 轉(zhuǎn)軸線(即，C軸中心線)。在B軸設(shè)置地使銑頭處于水平位置(即，B = 0° )的情況下所執(zhí)行的下述方法能 獲得A軸和C軸的相對(duì)x-y位置(i)C軸轉(zhuǎn)到0°，且A軸也轉(zhuǎn)到0°，然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的中心位置。(ii)C軸轉(zhuǎn)到90°，且A軸也轉(zhuǎn)到90°，然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的中心位置。(iii)C軸轉(zhuǎn)到180°，且A軸也轉(zhuǎn)到180°，然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的中心位置。(iv) C軸轉(zhuǎn)到270°，且A軸也轉(zhuǎn)到270°，然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的中心位置。步驟⑴和(iii)中測(cè)量值的中點(diǎn)給出了 A軸和C軸沿著X方向的相對(duì)位移。步 驟(ii)和(iv)中測(cè)量值的中點(diǎn)給出了 A軸和C軸沿著Y方向的相對(duì)位移。 參照?qǐng)D4，將更為詳細(xì)地解釋利用上述計(jì)算值來(lái)確定A軸和C軸沿著X和Y方向的 相對(duì)位移。圖4a圖示了在A軸和C軸都處于0°旋轉(zhuǎn)角且銑頭A軸與C軸標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)的情況 下，A軸和C軸之間的X和Y偏移量(X。ff和Yoff)。C軸中心線的位置由C點(diǎn)表示，A軸中心 線的位置由A點(diǎn)表示?？ūP(pán)保持的基準(zhǔn)球的中心從C軸中心線偏移了特定(固定)的距離， 因此基準(zhǔn)球的位置由D點(diǎn)表示。同樣，探針的觸針球從A軸中心線偏移特定(固定)的距 離，因此，觸針尖端位置由S點(diǎn)表示?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4b，再次示出了 A軸和C軸處于0°旋轉(zhuǎn)情況下，A軸和C軸的相對(duì)位 置。此外，所示的X1值表示標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)的觸針球位置S和基準(zhǔn)球中心位置D之間的測(cè)量差值。 換句話說(shuō)，X1值由參照?qǐng)D3的上述測(cè)量步驟(i)確定?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4c，示出了在A軸和C軸處于180°旋轉(zhuǎn)的情況下，A軸和C軸的相對(duì) 位置。也示出了基準(zhǔn)球中心位置D和觸針球中心位置S的新(即，旋轉(zhuǎn))位置?？梢詮膱D 4c中看出，利用觸針測(cè)量的基準(zhǔn)球中心位置給出了 X2值。換句話說(shuō)，可以利用參照?qǐng)D3的 上述測(cè)量步驟(iii)確定X2值。測(cè)量出X1和X2之后，可以利用下式給出χ軸的偏移量(X。ff)
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(la)類(lèi)似的過(guò)程可以確定Y。ff的值。參照?qǐng)D4d，示出了在A軸和C軸處于90°旋轉(zhuǎn)的 情況下，A軸和C軸的相對(duì)位置。利用觸針測(cè)量基準(zhǔn)球中心位置給出Y1值。如圖4e所示， 在A軸和C軸處于270°的情況下進(jìn)行類(lèi)似測(cè)量給出TY2值。Y1值和Y2值是根據(jù)參照?qǐng)D 3的上述測(cè)量步驟(ii)和(iv)確定的。測(cè)量出Y1值和Y2值之后，利用下式給出y軸偏移 量(Yoff)Yofr1^(Ib)以上述方式測(cè)量出Yoff值和Xoff值之后，就知道了 A軸和C軸的相對(duì)位置，即車(chē)床 A軸和C軸校準(zhǔn)。除了確定A軸和C軸的相對(duì)位移之外，也可以確定觸針偏移量(即，探針尖端或觸 針距離C軸中心線的位移)?？梢栽诶蒙鲜龇椒ù_定A軸和C軸中心線的相對(duì)位移的操 作之前或之后來(lái)測(cè)量觸針偏移量。知道A軸和C軸相對(duì)位移以及觸針偏移量，能讓探針相 對(duì)于該(已知)C軸中心線進(jìn)行位置測(cè)量。因此可以通過(guò)以下步驟確定觸針偏移量(Xst，Yst)(ν)保持C軸靜止，讓A軸轉(zhuǎn)到0°，測(cè)量基準(zhǔn)球的X-Y位置；和(Vi)將A軸轉(zhuǎn)到180°，再次測(cè)量基準(zhǔn)球的X-Y位置。然后從步驟(ν)和(Vi)的測(cè)量值的偏差的一半來(lái)確定觸針偏移量(Xst，Yst)。雖然上述方法為獲取A軸和C軸相對(duì)位置以及觸針偏移量提供了方便的途徑，但 是技術(shù)人員也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，許多組可以選擇的測(cè)量方案可以用來(lái)獲取C軸的(X，y)位置。 例如，可以使用以下方法(i)C軸旋轉(zhuǎn)到0°，且A軸也旋轉(zhuǎn)到0°。然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的中心的 (χ，y)位置。(ii)將C軸保持在0°，將A軸旋轉(zhuǎn)到180°。然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的中 心的(x，y)位置。(iii))將C軸軸旋轉(zhuǎn)到180°，將A軸旋轉(zhuǎn)到0°。然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球 的中心的(x，y)位置。(iv))將C軸保持在180°，將A軸旋轉(zhuǎn)到180°。然后利用探針38測(cè)量基準(zhǔn)球的 中心的(x,y)位置。步驟⑴和(ii)中獲得的測(cè)量值的中點(diǎn)用來(lái)提供C = 0°時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心位置，而 步驟(iii)和(iv)中獲得的測(cè)量值的中點(diǎn)用于提供C= 180°時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心位置。C = 0°和C= 180°的旋轉(zhuǎn)中心位置的中點(diǎn)則提供C軸旋轉(zhuǎn)中心位置。參照?qǐng)D5，更為詳細(xì)地圖示了參照?qǐng)D4所示的觸針偏移量測(cè)量值的幾何關(guān)系。圖5a示出了 A軸和C軸在0°旋轉(zhuǎn)時(shí)的位置，并示出了基準(zhǔn)球D和觸針球S的位 置。也示出了將要測(cè)量的觸針偏移量(xst，Yst)。圖5b示出了 A軸和C軸在0°旋轉(zhuǎn)時(shí)的位置，并示出了上述方法的步驟(ν)的測(cè) 量過(guò)程中，基準(zhǔn)球D和觸針球S之間的相對(duì)位移(ΧΛΥ/ )。圖5c圖示了在A軸處于0°和C軸旋轉(zhuǎn)到180°時(shí)的相對(duì)位置。還示出了上述方 法的步驟(vi)的測(cè)量過(guò)程中，基準(zhǔn)球D和觸針球S之間的相對(duì)位移(X2’，Y2’)。
因此可以從下式確定觸針偏移量+x^(2a)
s' 2Fi=^iA(2b)現(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出了圖3所示回轉(zhuǎn)頭銑車(chē)床的銑頭轉(zhuǎn)過(guò)90° (S卩，B = 90°)。 如上所述，從已經(jīng)測(cè)量了 A軸和C軸對(duì)準(zhǔn)情況的水平位置將該銑頭部轉(zhuǎn)走，會(huì)引入特定的平
移誤差。用于校準(zhǔn)B軸平移誤差的方法包括以下步驟(A)在B軸取向?yàn)橛糜诖_定A軸和C軸相對(duì)對(duì)準(zhǔn)關(guān)系的情況下(在上述實(shí)例中B =0° )，利用長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的第一探針確定基準(zhǔn)球的X、Y和Z位置。該第一探針應(yīng)該與用來(lái) 確定A軸和C軸相對(duì)對(duì)準(zhǔn)關(guān)系的探針的長(zhǎng)度相同。(B)將B軸回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)到垂直于卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸線(S卩，在圖6中B = 90° )，并再次 利用該第一探針重新測(cè)量基準(zhǔn)球的Y、Z和X位置。(C)在B軸處于0°的情況下，利用長(zhǎng)度為L(zhǎng)2(L2與Ll不同)的第二探針確定基 準(zhǔn)球的X、Y和Z位置。(D)將B軸回轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)到垂直，B = 90°，并再次利用第二探針重新測(cè)量基準(zhǔn)球的 Υ、ζ和X位置。然后可以計(jì)算步驟㈧和⑶中利用長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的工具測(cè)量的基準(zhǔn)球χ、y和ζ位 置差異或誤差，該誤差可以表示為(Xml，Yerrl, Zerrl) 0而步驟(C)和⑶中利用長(zhǎng)度為L(zhǎng)2 的工具測(cè)量的基準(zhǔn)球X、y和Z位置差異或誤差表示為(Xm2，Yerr2' Zerr2)。利用兩個(gè)長(zhǎng)度不同的工具獲得的誤差測(cè)量值，對(duì)于長(zhǎng)度的平移誤差為
Xerr (每 mm) = Xefl2"Xerrl(3a)
L2 - L1
Yerr (每mm) = Hfrl( 3b )
L2 -L1
Zot(每mm) = ZglT2~Zerrl( 3c )
L2 -L1利用長(zhǎng)度不同的兩個(gè)探針進(jìn)行測(cè)量，能讓平移誤差外推回為零的工具長(zhǎng)度(規(guī) 線)，從而能確定X、Y和Z的平移基準(zhǔn)點(diǎn)(XMf，Yref，U。這樣能經(jīng)由下述表達(dá)式確定任意 工具長(zhǎng)度Ln的平移距離(X，Y和Ζ)X = Xref+(Ln · Xerr)(4a)Y = Yref+(Ln · Yerr)(4b)Z = Zref+(Ln · Zerr)(4c)假設(shè)平移誤差隨著B(niǎo)軸旋轉(zhuǎn)而正弦變化，則利用夾角的正弦值將平移距離應(yīng)用于 B軸任意中間位置，其中在90°時(shí)正弦值等于1。雖然可以假設(shè)為正弦變化，但是也可以在 B軸中間轉(zhuǎn)角處進(jìn)行額外的測(cè)量，用來(lái)提高精度。
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應(yīng)該注意，雖然上述方法是針對(duì)回轉(zhuǎn)頭車(chē)床進(jìn)行描述的，但是其同等地適用于銑頭位置固定且卡盤(pán)可以傾斜的車(chē)床。例如，車(chē)床可以包括保持卡盤(pán)的托架。雖然上述方法可以利用兩個(gè)長(zhǎng)度不同的探針實(shí)現(xiàn)，但是該技術(shù)也可以采用如圖7 所示的其中觸針帶有兩個(gè)(或更多個(gè))尖端的探針或者利用觸針桿上的兩個(gè)(或更多個(gè))
點(diǎn)ο圖7圖示了具有軸71的多尖端觸針70，該軸在遠(yuǎn)端承載第一觸針尖端72，并且還 承載第二觸針尖端(或環(huán)帶)74和第三觸針尖端(或環(huán)帶)76。第二和第三觸針尖端沿著 軸71彼此隔開(kāi)。雖然這種觸針特別適合實(shí)施上述方法，但是其也可以用于許多替代的探測(cè)場(chǎng)合， 其中要求利用兩個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)度不同的探針進(jìn)行測(cè)量。一旦利用一種或多種上述方法將車(chē)床或銑車(chē)床校準(zhǔn)之后，然后可以設(shè)定工具設(shè)定 設(shè)備的位置。這種工具設(shè)定過(guò)程的一個(gè)實(shí)例現(xiàn)在將參照?qǐng)D8至圖10進(jìn)行說(shuō)明。圖8示出了圖3所示類(lèi)型的回轉(zhuǎn)頭銑車(chē)床。該銑車(chē)床包括能夠圍繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)的銑 頭36，還包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的卡盤(pán)32和工具設(shè)定臂80。工具設(shè)定臂80承載已知類(lèi)型的工具設(shè)定 管82?？梢栽诔休d探針38的銑頭36的B軸設(shè)置在90°然后將銑頭36的B軸設(shè)置在0° 的情況下，測(cè)量工具設(shè)定設(shè)備的(χ，y，ζ)位置，這兩種銑頭配置如圖8中36和36’分別顯 示。兩組位置測(cè)量值在(已知)車(chē)床轉(zhuǎn)軸(C軸)中心線和工具設(shè)定設(shè)備之間提供校準(zhǔn)的 聯(lián)系。圖9示出了攜帶切削工具90的銑頭36，貼靠工具設(shè)定臂80的工具設(shè)定管82來(lái)測(cè) 量該切削工具。由于在車(chē)床轉(zhuǎn)軸(C軸)中心線和工具設(shè)定管82之間存在校準(zhǔn)的聯(lián)系，所 以可以為工具90確定3軸(X，Y，Ζ)工具偏移量。該3軸偏移量將包含因工具切削點(diǎn)處車(chē) 床幾何形狀因素而產(chǎn)生的任何固有誤差。這樣就建立了工具切削邊緣和C軸中心線之間的校準(zhǔn)聯(lián)系。該校準(zhǔn)聯(lián)系保證了后 續(xù)疊加了 3軸偏移量而加工的任何特征都將在正確的位置被加工。以這種方式利用工具設(shè)定管提供工具邊緣位置校準(zhǔn)的測(cè)量值，克服了與車(chē)床關(guān)聯(lián) 的任何垂直度誤差(squareness error)。例如，由于所謂的“垂直度誤差”，所以在IOOmm長(zhǎng) 的短工具和230mm長(zhǎng)的轉(zhuǎn)軸探針之間存在0. Imm的位置誤差并不是什么特殊情況。參照?qǐng)D10(a)，示出“混合”工具設(shè)定盤(pán)100包含測(cè)量旋轉(zhuǎn)插件邊緣的平臺(tái)102。該 盤(pán)也可以用來(lái)測(cè)量如圖10(b)所示的處于中間B軸位置的工具，這些成角度的工具可以是 銑刀、鉆頭等。一旦利用上述方法將銑車(chē)床校準(zhǔn)后，就可以實(shí)施周期性的檢查，以保證仍然維持 這種對(duì)準(zhǔn)情況，并獲得工具偏離誤差。參照?qǐng)D11，示出連接基準(zhǔn)球34的卡盤(pán)32。也示出了保持測(cè)量探針38的關(guān)聯(lián)的銑 頭36。銑頭36可以位于B = 90° (由銑頭36所示)、位于B = 45° (由銑頭36”所示) 或位于B = 0° (由銑頭36’所示)。對(duì)準(zhǔn)情況檢查方法包括第一(垂直)探測(cè)程序，包括以下步驟(a)在C = 0°、A = 0°和B = 90°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球YZ中心(Y1, Z1)。(b)在C = 0°、A = 180°和B = 90°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球YZ中心(Y2，Z2)。
(c)在C = 0°、A = 180°和B = 90°情況下，利用前述確定的YZ中心值測(cè)量基 準(zhǔn)球的X位置。前述確定的YZ中心值可以是以前對(duì)準(zhǔn)情況檢查過(guò)程中測(cè)量的值或初始校 準(zhǔn)過(guò)程中測(cè)量的值。(d)在C = 180°、A = 180°和B = 90°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球的YZ中心(Y3, Z3)。(e)在C = 180°、A = 0°和B = 90°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球的YZ中心(Y4，Z4)。(f)在C = 180°、A = 0°和B = 90°情況下，利用以前確定的YZ中心值測(cè)量基 準(zhǔn)球的X位置。然后可以從步驟(a)、(b)、(c)和(d)獲得的測(cè)量值利用下式獲取精確的YZ中心Ycen = (((YfY2) /2) + ((Y3+Y4) /2)) /2(5a)Zcen = (((Z^Z2) /2) + ((Z3+Z4) /2)) /2(5b)精確的YZ中心可以用于更新球心距離中心線的位置(用于以下所述的水平探測(cè) 程序)并還可以用在任何后續(xù)對(duì)準(zhǔn)情況檢查過(guò)程中。X軸工具偏移誤差也可以通過(guò)步驟(C) 和(f)中獲取的X位置值的平均值減去(已知)球直徑而得到。對(duì)準(zhǔn)情況檢查方法還包括第二(水平)探測(cè)程序，包括以下步驟(a)在C = 0°、A = 0°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X1, Y1)。(b)在C = 0°、A = 180°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X2，Y2)。(c)在C = 180°、A = 180°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X3， Y3)。(d)在C = 180°、A = 0°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X4, Y4)。(e)在C = 180°、A = 0°和B = 0°情況下，利用以前確定的YZ中心值測(cè)量基 準(zhǔn)球34的Z位置。在步驟(a)至(d)中獲取的XY值允許利用下式計(jì)算基準(zhǔn)球34中心精確的X和Y 值Xcen = (((X^X2) /2) + ((X3+X4) /2)) /2(6a)Ycen = (((Y^Y2) /2) + ((Y3+Y4) /2)) /2(6b)Z軸工具偏移誤差也可以通過(guò)從上述步驟(e)測(cè)量的ζ位置減去(已知)球直徑 的一半而得到。除了上述垂直和水平測(cè)量之外，還可以在B軸處于45°的情況下進(jìn)行測(cè)量，以檢 查Y方向的精確中心。該過(guò)程可以包括以下步驟(a)在C = 0°、A = 0°和B = 45°情況下，測(cè)量Y方向中心(Y1)。(b)在C = 0°、A=180°和B = 45°情況下，測(cè)量Y方向中心(Y2)。(c)在C =180°、A=180° 和 B = 45° 情況下，測(cè)量 Y 方向中心(Y3)。(d)在C =180°、A = 0°和B = 45°情況下，測(cè)量Y方向中心(Y4)。上述步驟(a)至(d)的測(cè)量值從以上方程(6b)產(chǎn)生Y方向的精確中心。參照?qǐng)D12，將說(shuō)明用于檢查主轉(zhuǎn)軸(即，C軸)相對(duì)于車(chē)床ζ軸軸向?qū)?zhǔn)情況的方 法。具體來(lái)說(shuō)，圖12示出了來(lái)連接有基準(zhǔn)球34的卡盤(pán)32。也示出了保持測(cè)量探針38的關(guān) 聯(lián)銑頭36。該過(guò)程建立在沿著Z軸在兩個(gè)位置測(cè)量基準(zhǔn)球34的X和Y位置的基礎(chǔ)上。在圖 11中，第二 Z軸位置由基準(zhǔn)球34’示出。這兩個(gè)測(cè)量值允許C軸110相對(duì)于Z軸112形成任何非對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。這種非對(duì)準(zhǔn)關(guān)系將會(huì)導(dǎo)致在需要簡(jiǎn)單直徑(Plain diameter)的時(shí)候切 削成錐形，并因此認(rèn)為對(duì)車(chē)床或銑車(chē)床生產(chǎn)的零件質(zhì)量具有不良影響。對(duì)準(zhǔn)過(guò)程的第一階段包括在基準(zhǔn)球沿著ζ軸位于Z1位置的時(shí)候測(cè)量基準(zhǔn)球的位 置。然后執(zhí)行以下測(cè)量步驟(1)在C = 0°、A = 0°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X1, Y1)。⑵在C = 0°、A = 180°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X2，Y2)。(3)在C = 180°、A = 180°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X3， Y3)。(4)在C = 180°、A = 0°和B = 0°情況下，測(cè)量基準(zhǔn)球34的XY中心(X4, Y4)。然后利用上述式6計(jì)算該精確中心的X和Y值。 該方法的第二階段包括沿著ζ軸將基準(zhǔn)球移動(dòng)到如圖12所示的位置Z2。對(duì)于第 二基準(zhǔn)球位置34’，重復(fù)上述步驟(1)至(4)，利用式6計(jì)算基準(zhǔn)球34’的精確中心。從基準(zhǔn)球位置34和34，( S卩，Z1和Z2)確定的精確中心位置之間的任何差異表示 C軸和ζ軸之間存在非對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。如果有必要，X和Y方向的非對(duì)準(zhǔn)量可以利用三角函數(shù)進(jìn) 行計(jì)算。與沿著ζ軸平移基準(zhǔn)球不同，可以設(shè)置具有兩個(gè)隔開(kāi)的基準(zhǔn)球的基準(zhǔn)設(shè)備。現(xiàn)在 參照?qǐng)D13，示出了這種基準(zhǔn)設(shè)備130?；鶞?zhǔn)設(shè)備130包括第一基準(zhǔn)球136和第二基準(zhǔn)球138。 也示出了具有尖端140的關(guān)聯(lián)的測(cè)量探針38。應(yīng)該注意，第二基準(zhǔn)球138嚴(yán)格地說(shuō)是局部 截掉的球體，但是這里為了方便也稱之為基準(zhǔn)球。此外，如果有必要，可以沿著基準(zhǔn)設(shè)備的 長(zhǎng)度設(shè)置額外的基準(zhǔn)球，即基準(zhǔn)設(shè)備可以包括兩個(gè)或更多個(gè)沿著縱軸隔開(kāi)的基準(zhǔn)球。基準(zhǔn)設(shè)備130可以取代圖12所示的單個(gè)基準(zhǔn)球34。換句話說(shuō)，基準(zhǔn)設(shè)備130可以 保持在銑車(chē)床的卡盤(pán)32中。設(shè)置基準(zhǔn)設(shè)備130允許以參照?qǐng)D12所述的上述方式測(cè)量C軸 和ζ軸的對(duì)準(zhǔn)情況，而不需要任何橫向(Z軸)移動(dòng)卡盤(pán)。換句話說(shuō)，可以利用測(cè)量探針38 測(cè)量基準(zhǔn)設(shè)備130的兩個(gè)基準(zhǔn)球的χ-y位置，而非在兩個(gè)不同的位置(例如,Z1和Z2)確定 單個(gè)基準(zhǔn)球的x-y中心。參照?qǐng)D14，將說(shuō)明用于檢查銑車(chē)床的銑刀轉(zhuǎn)軸(S卩，A軸111)相對(duì)于所述車(chē)床的 ζ軸的對(duì)準(zhǔn)情況。該方法建立在利用參照?qǐng)D7所述那種類(lèi)型的雙尖端觸針120的第一尖端 122和第二尖端124確定卡盤(pán)32保持的基準(zhǔn)球34的X和Y位置的基礎(chǔ)之上。這兩個(gè)測(cè)量 值允許獲取A軸111相對(duì)于Z軸112的任何非對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。該方法涉及利用第一尖端122執(zhí)行參照?qǐng)D12所述的測(cè)量步驟(1)至(4)。這樣允 許在銑頭36沿著ζ軸位于第一位置的情況下，確定基準(zhǔn)球34的精確中心。然后重復(fù)測(cè)量 步驟(1)至(4)，但是利用觸針的第二尖端(124)進(jìn)行測(cè)量。這樣允許在銑頭36沿著ζ軸 位于第二位置的情況下，確定基準(zhǔn)球34的精確中心。因此，在銑頭36處于第一和第二位置 的情況下，基準(zhǔn)球測(cè)量位置X和Y之間的任何變化，提供了非對(duì)準(zhǔn)情況的度量。作為使用雙尖端觸針120的替代方案，可以利用觸針的軸(即，不用尖端)來(lái)獲得 用于確定基準(zhǔn)球(x，y)位置的一個(gè)或全部測(cè)量值。這種測(cè)量方式通常會(huì)涉及利用軸獲取第 一測(cè)量值，將觸針轉(zhuǎn)過(guò)180°，再一次利用觸針軸獲得第二測(cè)量值。兩個(gè)測(cè)量值的中點(diǎn)提供 (x，y)位置測(cè)量值。換句話說(shuō)，可以利用標(biāo)準(zhǔn)觸針的桿部來(lái)確定基準(zhǔn)球的(x，y)位置，從而 不需要提供長(zhǎng)度不同的觸針或者多尖端觸針。
此外，在實(shí)施參照?qǐng)D14所述的方法時(shí)，可以使用圖13所示那種基準(zhǔn)設(shè)備130。則 該方法可以包括在探針處于不同(ζ軸)位置的情況下，利用關(guān)聯(lián)的測(cè)量探針的桿部來(lái)獲取 第二基準(zhǔn)球138的(X，y)位置測(cè)量值。上述方法，尤其是參照?qǐng)D1和2所述獲取車(chē)床中心線的方法，可以實(shí)施在目前所用 的大多數(shù)車(chē)床上。但是，一些車(chē)床(特別是大型車(chē)床)包括可達(dá)性受限的測(cè)量探針，即測(cè)量 探針僅可以在小于卡盤(pán)覆蓋區(qū)域的特定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)。在這種情況下，可能無(wú)法測(cè)量相對(duì)于 中心線旋轉(zhuǎn)到徑向?qū)χ梦恢玫奶卣鞯奈恢谩５?，仍然可以利用以下參照?qǐng)D15所述的方法 獲得該車(chē)床的中心線。參照?qǐng)D15，將說(shuō)明用于確定大型車(chē)床中心線150的方法。該車(chē)床包括可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 軸，該轉(zhuǎn)軸保持卡盤(pán)152，卡盤(pán)152具有連接到其外邊緣的基準(zhǔn)球154。還在圖15中示出了 測(cè)量探針156，該測(cè)量探針裝載到該車(chē)床(未示出)的銑刀轉(zhuǎn)軸的工具保持件中。該方法包括以下步驟步驟1 參照?qǐng)D15a，確定探針觸針偏移量。將車(chē)床的卡盤(pán)152取向使得基準(zhǔn)球154 靠近C = 0°的位置來(lái)確定探針觸針偏移量。由圍繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)的銑刀轉(zhuǎn)軸保持的測(cè)量探針 轉(zhuǎn)到A = 0°，并用于確定該球沿著χ和ζ方向的位置。然后將銑刀轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到A= 180°， 再次測(cè)量該球沿著χ和ζ方向的位置。觸針沿著χ和ζ的偏移量即為球中心位置兩個(gè)測(cè)量 值(g卩，A = 0°和A=180° )之間差值的一半。然后將銑刀轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)回A = 0°。步驟1 中確定的觸針偏移量用于全部后續(xù)位置測(cè)量。步驟2 參照?qǐng)D15b和15c，示出了用于將基準(zhǔn)球154定心在名義X軸中心線153 上的方法。首先，測(cè)量探針156的觸針沿著X正方向從名義X軸中心線153移動(dòng)一小段距離， 見(jiàn)圖15b。然后，沿著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)C軸，讓基準(zhǔn)球154接觸并觸發(fā)測(cè)量探針156。記錄 C軸從名義X軸中心線153轉(zhuǎn)到探針觸發(fā)位置所經(jīng)過(guò)的角度(C1)。其次，如圖15c所示，將測(cè)量探針移動(dòng)到名義X軸中心線153另一側(cè)的一個(gè)位置。 在這種配置下，觸針離名義χ軸中心線的距離與圖15b中相同，且位于與圖15b中相同的y 位置。然后沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)C軸，讓基準(zhǔn)球154觸發(fā)測(cè)量探針156。記錄C軸從名義χ 軸中心線153轉(zhuǎn)到探針觸發(fā)位置所經(jīng)過(guò)的角度(C2)。然后將C軸零轉(zhuǎn)角位置(C = 0° )調(diào)節(jié)到轉(zhuǎn)角Cshift，其中(7)然后將C軸轉(zhuǎn)到新的C = 0°位置，以使基準(zhǔn)球中心與名義X軸中心線153對(duì)準(zhǔn)。步驟3 參照?qǐng)D15d和15e，在名義X軸中心線153任一側(cè)獲取基準(zhǔn)球的位置。如圖15d所示，卡盤(pán)首先順時(shí)針(從C = 0° )轉(zhuǎn)過(guò)已知角度θ (其中θ通常介 于30° -45°之間)以使基準(zhǔn)球154處于第一位置(即，C= θ )。然后，利用測(cè)量探針156 測(cè)量基準(zhǔn)球的位置(Xl，Y1)。參照?qǐng)D15e，然后卡盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，以使基準(zhǔn)球位于離開(kāi)名義χ軸中心線為_(kāi) θ的 角度(即，C = - θ )。然后利用測(cè)量探針156測(cè)量基準(zhǔn)球的位置(x2，y2)。步驟4 確定步驟3中測(cè)量的Y軸位置yi和y2之間的差值。如果yi和y2之間的差值非常小(例如，如果其小于10 μ m)，則以下式給出χ軸中
在這種情況下，可以實(shí)施以下的步驟6，以確定中心線的位置(Υ。εη，Xcen)。如果71和72之間的差值較大(例如，如果大于10 μ m)，則表示名義中心線位置和 實(shí)際中心線位置之間存在顯著的偏差。在這種情況下，執(zhí)行步驟5。步驟5 如圖15f所示，如果名義c軸中心160沿著χ和y方向相對(duì)于實(shí)際c軸中 心162偏離量明顯，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值yi和y2之間的差值明顯。這樣會(huì)導(dǎo)致在以下步驟6中 計(jì)算的乙 和值存在誤差。為了克服這種誤差，可以調(diào)節(jié)C軸旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)情況。換句話說(shuō)，可以將C = 0°的位 置調(diào)節(jié)一個(gè)角度(Φ)，其中^arctani^'"^2^(9)
U^l ~Χ2)\調(diào)節(jié)C = 0°位置之后，重復(fù)步驟3和4，以重新測(cè)量(Xl，yi)和(x2，y2)，從而經(jīng)由 方程(8)提供新的χ軸中點(diǎn)值(Xmid)。步驟6 —旦獲得(X1, Y1), (x2, y2)和Xmid值之后，就可以確定C軸旋轉(zhuǎn)中心的位
直(Xcen，Ycen)。如圖15g所示，是這樣實(shí)現(xiàn)的首先測(cè)量基準(zhǔn)球在χ軸中心線上(即，C = 0° )的
位置(x3，y3)。然后轉(zhuǎn)動(dòng)C軸，以使基準(zhǔn)球位于離開(kāi)χ軸中心線的位置，且測(cè)量其新位置(χ4， y4) °利用測(cè)量值(x3, y3)和(x4, y4)，由下式給出旋轉(zhuǎn)半徑(R)^((AI)2+(H)2)(10)
2(少3”4)利用方程(10)確定半徑(R)之后，由下式給出卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)中心的位置或C軸位置
(γ γ )
1 cen^ ·Xcen = Xfflid(Ila)Ycen = y3-R(lib)如上所述，該方法的優(yōu)勢(shì)在于，其可以用在車(chē)床中，諸如航空工業(yè)領(lǐng)域所用的非常 大型的車(chē)床中，此時(shí)測(cè)量探針?biāo)苓_(dá)到的車(chē)床區(qū)域受到限制。此外，該方法不需要將部件裝 載到車(chē)床卡盤(pán)中，并且連接到卡盤(pán)周邊的基準(zhǔn)球的連接方式不會(huì)干擾加工操作。雖然上述方法采用連接到卡盤(pán)的基準(zhǔn)球，但是應(yīng)該注意，可以替代性地使用可以 選擇的特征。實(shí)際上，該方法中可以使用任何在χ和y軸方向都可以測(cè)量的特征，例如所述 特征可以包括孔、洞、凸臺(tái)、襯墊、凹坑或塊。基準(zhǔn)特征可以是車(chē)床卡盤(pán)的永久部件或者可以 形成在暫時(shí)連接到卡盤(pán)的部件中。 此外，雖然圖15示出了處于χ-y平面內(nèi)的探針，但是應(yīng)該注意，該方法還適用于利 用觸針取向處于x-y平面之外的探針。例如，探針可以為取向與χ-y平面成90°的探針，這 種情況下，基準(zhǔn)特征(例如，基準(zhǔn)球)可以布置成從卡盤(pán)表面伸出，而非從其周邊伸出。
還應(yīng)該注意，參照?qǐng)D15所述的方法可以適用于獲取任何可旋轉(zhuǎn)部分的中心線。例 如，不僅可以適用于獲取車(chē)床的中心線，而且也適用于獲取大型銑削車(chē)床中用來(lái)保持工件的工作臺(tái)等的旋轉(zhuǎn)中心。參照?qǐng)D16，圖示了另外的銑車(chē)床。車(chē)床200包括工件承載工作臺(tái)部分202，校準(zhǔn)球 206連接到該部分。測(cè)量探針204由工具臂(未示出)承載，且該裝置允許測(cè)量探針沿著 x、y和χ軸相對(duì)于工作臺(tái)部分202平移。雖然未示出，但是工具臂可以包括可旋轉(zhuǎn)部分(例 如，銑削轉(zhuǎn)軸)，以允許所述探針圍繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)部分202可以圍繞C軸旋轉(zhuǎn)。此外，工作臺(tái)部分202由托架承載，允許其在 yz平面內(nèi)圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)傾斜，即工作臺(tái)部分可以圍繞文中稱為B’軸的軸線傾斜。圖16示出了傾斜到兩個(gè)不同位置的工作臺(tái)部分202，所述位置是B’ = -90°和B’ =0°的位置。為了獲取B’軸(S卩，樞轉(zhuǎn)點(diǎn))在yz平面內(nèi)的位置，可以進(jìn)行以下測(cè)量過(guò)程⑴在B，= -90°和C = 0°的情況下，測(cè)量球206的位置。(ii)C軸轉(zhuǎn)過(guò)180° (如圖由虛線所示)并且再次測(cè)量球的位置(即，在B’ =-90°和C = 180°的情況下)。(ii)然后將B軸傾斜到B’ = 0°并在C = 180°的情況下測(cè)量所述球的位置。(iv)C軸轉(zhuǎn)過(guò)180° (如圖由虛線所示)并再次測(cè)量所述球的位置(即，在B’ = 0°和C = 0°的情況下)。額外地參照?qǐng)D17中所示的車(chē)床的幾何示意圖，步驟⑴和(ii)中測(cè)量值的均值 給出了 B’ = -90°時(shí)位于C軸上的第一球點(diǎn)測(cè)量值(X1, Y1, Z1)。步驟(iii)和(iv)中測(cè) 量值的均值給出了 B’ = 0°時(shí)位于C軸上的第二球點(diǎn)測(cè)量值(X2，Y2, Z2)。Y1和Y2之間的差值給出了第一半徑值r10 Z1和Z2之間的差值給出了第二半徑值
Γ2 ο平均半徑值rtrae為T(mén)me=^p-(12)B’軸位置的Y和Z值為Ypivot = YlTtrue(13a)Zpivot = ZlTtrue(13b)這樣，可以建立B’軸在YZ平面內(nèi)的位置P。換句話說(shuō)，可以獲得工作臺(tái)部分202 的YZ樞轉(zhuǎn)點(diǎn)。知道B’軸的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位置，允許對(duì)于B’軸的任意取向精確確定工作臺(tái)部分 202相對(duì)于測(cè)量探針204的位置。因此，可以對(duì)工作臺(tái)部分202的不同傾斜情況，對(duì)工具臂 位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠揭普`差校正。參照?qǐng)D16和圖17所述的程序可以取代以上參照?qǐng)D6和圖7所述利用長(zhǎng)度不同的 兩個(gè)測(cè)量探針進(jìn)行測(cè)量(或除此之外進(jìn)行測(cè)量)。還應(yīng)該注意，這種技術(shù)可以用于銑床而 不僅僅是銑車(chē)床。例如，該技術(shù)可以用于工件安裝在可傾斜工作臺(tái)上的銑床。參照?qǐng)D16和 圖17所述的技術(shù)包括具有安裝在可傾斜工作臺(tái)上的卡盤(pán)的車(chē)床。但是，應(yīng)該注意，類(lèi)似的 技術(shù)可以用于如下所述的回轉(zhuǎn)頭銑車(chē)床。參照?qǐng)D18，示出了具有卡盤(pán)232的車(chē)床，該卡盤(pán)可以圍繞C軸旋轉(zhuǎn)。校準(zhǔn)球234由 卡盤(pán)承載，而測(cè)量探針236由回轉(zhuǎn)頭238承載。在該實(shí)例中，卡盤(pán)的C軸相對(duì)于車(chē)床固定， 而回轉(zhuǎn)頭238是可以圍繞A軸旋轉(zhuǎn)探針236(或工具等)的銑頭?；剞D(zhuǎn)頭238還可以圍繞 B軸回轉(zhuǎn)。在圖18中，示出B = 0°和B = 90°取向的回轉(zhuǎn)頭。
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類(lèi)似于上述方法，可以在B = 0°和B = 90°取向的情況下，讓測(cè)量探針236旋轉(zhuǎn)到A = o°和A = 180°來(lái)獲取校準(zhǔn)球234的中心。這樣給出了測(cè)量頭上的點(diǎn)(X1, Y1, Z1) 和(X2，Y2，Z2)相對(duì)于(固定)的校準(zhǔn)球234中心的位置。因此，圖17中的幾何關(guān)系還給出 了回轉(zhuǎn)頭238的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)，即B軸的位置。同樣，知道B軸的位置，允許對(duì)于中間B軸取向消 除任何平移誤差。技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)例代表了本發(fā)明的一般校準(zhǔn)過(guò)程。在閱讀本說(shuō)明書(shū)和 權(quán)利要求書(shū)之后，技術(shù)人員可以明白本文所述具體方法的許多種變形。
權(quán)利要求
一種將機(jī)床的第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線位置作為沿著機(jī)床平移軸線的位移的函數(shù)來(lái)確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線位置的方法，所述第一可旋轉(zhuǎn)部分具有與其相關(guān)聯(lián)的第一特征，其特征在于所述方法包括以下步驟(A)利用以下方法確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的位置(i)使用測(cè)量探針確定第一特征的位置，(ii)將第一可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，(iii)利用所述測(cè)量探針確定第一特征的新位置，以及(iv)利用步驟(i)和(iii)中確定的位置測(cè)量值計(jì)算第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的位置；(B)沿著所述平移軸線平移測(cè)量探針和第一可旋轉(zhuǎn)部分至少之一；和(C)重復(fù)步驟(A)以確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的另外的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(ii)包括將第一可旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn) 180°。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(D)利用步驟(A)和(C)的位置測(cè)量 值，確定第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于車(chē)床軸線的角度對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(B)包括沿著機(jī)床的平移軸線平移所述 第一可旋轉(zhuǎn)部分。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述機(jī)床包括保持所述測(cè)量探針的第二可 旋轉(zhuǎn)部分，所述方法包括以下步驟確定所述第一可旋轉(zhuǎn)部分和所述第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋 轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述機(jī)床包括回轉(zhuǎn)軸線，用于相對(duì)于所述第 二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜所述第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量探針包括觸針，所述觸針具有桿 部，所述桿部帶有兩個(gè)或多個(gè)尖端。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量探針包括觸針，所述觸針具有桿部 和尖端，所述方法包括利用所述桿部測(cè)量所述第一特征的位置的步驟。
9.如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一特征包括基準(zhǔn)球。
10.一種將機(jī)床的第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線位置作為沿著機(jī)床平移軸線的位移的函 數(shù)來(lái)確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線位置的方法，所述第二可旋轉(zhuǎn)部分保持一測(cè)量探針， 其特征在于所述方法包括以下步驟(A)利用以下方法確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的位置 (i)使用測(cè)量探針確定第一特征的位置，( )將第二可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，(iii)利用所述測(cè)量探針確定第一特征的位置，以及(iv)利用步驟(i)和(iii)中確定的位置測(cè)量值計(jì)算第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的位置；(B)平移所述測(cè)量探針；和(C)重復(fù)步驟(A)以確定第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的另外的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(ii)包括將第二可旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)180°。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述機(jī)床包括第一可旋轉(zhuǎn)部分，所述第一 可旋轉(zhuǎn)部分包括所述第一特征，所述方法包括以下步驟確定第一可旋轉(zhuǎn)部分和第二可旋 轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述機(jī)床包括回轉(zhuǎn)軸線，用于相對(duì)于所述 第二可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜所述第一可旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線。
14.如權(quán)利要求10-13中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一特征包括基準(zhǔn)球。
15.一種觸針，其包括細(xì)長(zhǎng)軸，其特征在于，所述觸針包括多個(gè)尖端，所述尖端沿著所述 軸間隔開(kāi)。
16.一種校準(zhǔn)機(jī)床的方法，所述機(jī)床具有第一可旋轉(zhuǎn)部分，所述第一可旋轉(zhuǎn)部分具有與 其相關(guān)聯(lián)的第一特征，其特征在于所述方法包括以下步驟(i)使用測(cè)量探針確定第一特征的位置；( )將第一可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)過(guò)一定角度；和(iii)利用所述測(cè)量探針確定所述第一特征的新位置。
全文摘要
描述了一種用于校準(zhǔn)車(chē)床(30)的方法，所述車(chē)床具有第一可旋轉(zhuǎn)部分或卡盤(pán)(4，32，202)來(lái)保持工件。所述第一可旋轉(zhuǎn)部分(4，32，202)具有與其相關(guān)聯(lián)的第一特征。所述方法包括以下步驟利用測(cè)量探針(10，38，204，236)確定所述第一特征(6，34，206)的位置，將所述第一可旋轉(zhuǎn)部分(4，32，202)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，并利用所述測(cè)量探針(10，38，204，236)確定所述第一特征(6，34，206)的新位置。還描述了所述技術(shù)延伸到回轉(zhuǎn)頭銑車(chē)床(30)。
文檔編號(hào)G05B19/401GK101976057SQ201010547350
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者保羅·馬克斯特德, 克里斯托弗·雷·沃森, 戴維·羅伯茨·麥克默特里, 馬克·托馬斯·伯克利·桑德斯 申請(qǐng)人:瑞尼斯豪公司