專利名稱：對計算機數(shù)控機床的全局偏移補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體一般涉及適當(dāng)?shù)仄屏慵员阍贑NC機床上進(jìn)行機加工。
背景技術(shù)：
計算機數(shù)控(CNC :computed numerically controlled)機床通常用于機加工物品，這些物品需要使用機加工エ藝。為了最大化CNC機加工生產(chǎn)力，固定裝置可被用于在機加工過程中將零件保持就位。固定裝置與機床工作臺對準(zhǔn)。固定裝置允許具有不同定位和夾持結(jié)構(gòu)的零件在一共用的機床工作臺上機加工。當(dāng)零件在機加工過程中被夾持在固定裝置上時，其可由于夾持壓カ和/或刀具壓カ而扭曲和強度，且由于碎屑或其他定位誤差，將不會完美地與固定裝置對準(zhǔn)。另外，工作臺具有線性和旋轉(zhuǎn)位置誤差。目前使用用于校正工作臺誤差的復(fù)雜維護(hù)程序。這種耗時的方法需要熟練的維護(hù)人員的操作，以指明工作臺并調(diào)整參數(shù)。但是，在維護(hù)過程完成之后，殘余誤差仍然存在，且隨著時間，工作臺位置會漂移，増加工作臺位置誤差。固定裝置可具有對準(zhǔn)誤差。多種偏移方法目前可用于電子地補償固定裝置誤差。但是，工作臺誤差和固定裝置誤差二者影響零件質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于將零件定位在CNC機床上的方法，包括在用于CNC機床的工作臺上將零件夾持到固定裝置；和在零件上機加工出多個特征部和表面?；诙鄠€特征部和表面的位點數(shù)據(jù)計算用于固定裝置和工作臺的多個全局偏移。通過將固定裝置和工作臺平移對坐標(biāo)系的所述多個全局偏移每ー個，在用于CNC機床的全局坐標(biāo)系上確定實際的零件位置。針對用于CNC機床的每個可控軸的標(biāo)稱零件位置對實際的零件位置進(jìn)行補償；基于被計算的用于CNC機床每個可控軸的偏移，利用全局偏移補償對控制器編程，以將每個可控軸調(diào)整到實際的零件位置。一種用于在四軸CNC機床上加載零件的方法，該四軸CNC機床具有六個自由度，該方法包括將固定裝置安裝在用于CNC機床的工作臺上；和將零件夾持到固定裝置。在零件上機加工出多個特征部和表面，利用被機加工的特征部和表面確定實際的零件中心位置。計算實際的零件中心位置相對于標(biāo)稱零件中心位置的工作臺偏移、固定裝置偏移和旋轉(zhuǎn)軸偏移。按照工作臺偏移、固定裝置偏移和旋轉(zhuǎn)軸偏移來平移工作臺和固定裝置?；诒挥嬎愕挠糜诹鶄€自由度每ー個的偏移量，利用全局偏移補償對控制器編程，以將坐標(biāo)系在四個軸每一個上平移到實際的零件中心位置?！N用于在五軸CNC機床上加載零件的方法,該五軸CNC機床具有九個自由度,該方法包括將固定裝置安裝在用于CNC機床的工作臺上；和將零件夾持到固定裝置。在零件上機加工多個特征部和表面，利用被機加工的特征部和表面確定實際的零件中心位置。計算實際的零件中心位置相對于標(biāo)稱零件中心位置的第一工作臺偏移、第二工作臺偏移、固定裝置偏移、第一旋轉(zhuǎn)軸偏移和第二旋轉(zhuǎn)軸偏移。按照第一工作臺偏移、第一工作臺偏移、固定裝置偏移、第一旋轉(zhuǎn)軸偏移和第二旋轉(zhuǎn)軸偏移來平移工作臺和固定裝置?；诒挥嬎?、的用于九個自由度每ー個的偏移量，利用全局偏移補償對控制器編程，以將坐標(biāo)系在五個軸每ー個上平移到實際的零件中心位置。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本發(fā)明優(yōu)選實施例和較佳模式的以下詳細(xì)描述并連同附圖顯而易見。


圖I是第一 CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第一 CNC機床的工作臺上； 圖2是第二 CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第二 CNC機床的工作臺上；圖3是第三CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第三CNC機床的工作臺上；圖4是第四CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第四CNC機床的工作臺上；圖5是第五CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第五CNC機床的工作臺上；圖6是第六CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第六CNC機床的工作臺上；圖7是第七CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第七CNC機床的工作臺上；圖8是第八CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第八CNC機床的工作臺上；圖9是第九CNC機床的一部分的局部示意分解圖，該機床具有主軸、固定裝置和零件，該零件定位在用于第九CNC機床的工作臺上；和圖10是將全局偏移補償應(yīng)用到圖I和4的CNC機床的第一方法的示意流程圖。
具體實施例方式參考附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記在多幅圖中表示相同或相似的部件，圖I示出了四軸線B旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床10的一部分的局部示圖。CNC機床10具有工作臺12。固定裝置20和零件22可組裝在工作臺12上，如在14處所示。坐標(biāo)系16與工作臺12相關(guān)聯(lián)。主軸(spindle) 18可操作地連接到CNC機床10且可按照用于CNC機床10的坐標(biāo)系16移動。主軸18沿坐標(biāo)系16的負(fù)Z軸定向。切削刀具23被夾持在主軸18上，用于機加工零件22。主軸18可旋轉(zhuǎn)，從而刀具23的切削刃可從零件22去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件22被坐標(biāo)測量機(CMM)或儀器測量。主軸18和工作臺12可操作地連接到用于CNC機床10的控制器26，以從主軸18和工作臺12提供輸入?？刂破?6還控制CNC機床10，包括工作臺12的旋轉(zhuǎn)位置。在所示實施例中，CNC機床10的工作臺12繞B軸(在24處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床10的旋轉(zhuǎn)由箭頭28示出。固定裝置20被安裝到工作臺12，零件22被安裝在固定裝置20上。固定裝置20適于讓不同零件22安裝到工作臺12。固定裝置20用于適應(yīng)在零件22上的各種支撐位點，從而不同零件22可以安裝在共用的工作臺12上。工作臺12和固定裝置20可對CNC機床10做出補償。用于CNC機床10的工作臺12被構(gòu)造為接收固定裝置20。一個零件22被夾持在固定裝置20上，且固定裝置20被安裝到機床工作臺12。固定裝置20包括多個定位器，用于在固定裝置20上支撐零件22。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器30、次定位器32和三個第三定位器34。零件22限定出定位器孔36、38，這些定位器孔對應(yīng)于多個定位器30-34中的ー些。但是，固定裝置20被設(shè)計為接收多個不同零件22。因此，零件22可僅限定出與固定裝置20上的多個定位器30-34中的ー些相對應(yīng)的定位器孔36、38。主定位器30通常具有相對應(yīng)的主定位器孔36，且次定位器32通常具有次定位器孔38。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器34。 實際的零件22位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置和工作臺正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件22的扭曲以及工作臺12和/或固定裝置20的漂移，這種漂移自工作臺12和固定裝置20被補償以與CNC機床10對準(zhǔn)時已經(jīng)發(fā)生。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件22位置可包括由于零件22和/或固定裝置20相對于坐標(biāo)系16的任意平面傾斜而導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件22的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件22相對于CNC機床10移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床10在零件22上的錯誤位點進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系16和B軸24必須在CNC機床10可機加工零件22之前針對零件22進(jìn)行補償。坐標(biāo)系16中心通過電子地相對于CNC機床10調(diào)整實際零件22的中心和工作臺的定向而被補償。為了限定坐標(biāo)系16和B軸24，標(biāo)稱位置信息在控制器26中被輸入，包括標(biāo)稱エ作臺中心(TxB，TyB，Tzb)、標(biāo)稱零件中心(Pxtl，Py0, Pz0)和標(biāo)稱工作臺旋轉(zhuǎn)⑶。CMM (未示出)測量CNC機床10中所機加工的實際零件22的特征部的偏差，且該偏差通過使用軟件被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床10利用標(biāo)稱和偏移信息來針對實際零件中心補償坐標(biāo)系16和B 軸 24。一旦零件22被夾持在固定裝置20上，主軸18對零件22上的多個特征部40 (僅一個被示出)和表面42進(jìn)行機加工。特征部40和表面42被CMM機測量，以確定零件22的實際位置。特征部40和表面42每個在CNC機床10的關(guān)于B軸24的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺12旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系隨零件中心行進(jìn)。對于四軸B旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床10，當(dāng)B處于零度時，工作臺12旋轉(zhuǎn)軸B與坐標(biāo)系16的Y軸對準(zhǔn)。因此，對于工作臺12的X軸和Z軸來說，存在B旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，但對于Y軸來說，僅存在線性偏移。對于四軸B旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床10，存在六個自由度的誤差，實際的零件22的中心從與標(biāo)稱零件22的中心按照所述誤差偏移。工作臺誤差可沿X方向被工作臺偏移(ATxb)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATzb)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(ΛΡχο)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償、并沿Z方向被固定裝置偏移(APz0)補償。工作臺旋轉(zhuǎn)誤差可沿B方向被關(guān)于B軸24的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΒ)所補償。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于B軸24的旋轉(zhuǎn)取向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度B位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)B是指用于四軸B機床的工作臺偏移。
盡管對于零件22存在六個自由度的誤差，但是對于四軸機床，僅存在四個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系16可被調(diào)整以補償六個自由度的誤差。利用標(biāo)稱工作臺中心(TxB，TyB，TzB)、標(biāo)稱零件中心(Pxtl, Pytl, Pztl),標(biāo)稱工作臺旋轉(zhuǎn)(B)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系16的原點被轉(zhuǎn)換為用于四個軸每ー個的位置信息。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床10的全局偏移補償，其中，相對于機床絕對零點，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置且Wb是B軸位置Wx= (ΤχΒ+Δ TxB) + (Px0+Δ Px0) cos B- (Pz0+ Δ Pz0) sin B;Wy = TyB+Py0+ Δ Py0 ；Wz= (ΤζΒ+ Δ Tzb) + (Px0+ Δ Px0) sin B+ (Pz0+ Δ Pz0) cos B ;和Wb = B+Λ B。
控制器26將工作臺12和固定裝置20平移了用于四個軸每ー個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系16和B軸24，并因此補償偏差。一旦六個偏移量已經(jīng)被控制器26平移了，則坐標(biāo)系16和B軸24被全局偏移補償,該全局偏移對CNC機床10的全部四個可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被應(yīng)用，則零件22可被CNC機床10機加工。在零件22已經(jīng)被CNC機床10機加工之后，其可被坐標(biāo)測量機(CMM)測量以檢驗準(zhǔn)確性。因此，固定裝置20對準(zhǔn)工作臺12，工作臺12被安裝在CNC機床10上。固定裝置20具有對準(zhǔn)誤差，工作臺12具有安裝誤差。這兩種類型的誤差對于零件質(zhì)量有不利影響。工作臺12可具有線性和旋轉(zhuǎn)誤差，固定裝置20具有線性誤差。工作臺和固定裝置誤差的總數(shù)是CNC機床10的自由度。CNC機床10具有多個可控軸；但是，自由度的數(shù)量大于可控軸的數(shù)量。全局偏移將每個方向的自由度的誤差轉(zhuǎn)變成可在坐標(biāo)系16的可控軸上進(jìn)行的調(diào)整，以便電子地補償工作臺12和固定裝置20誤差二者。在操作中，在各種工作臺12的位置，零件22的所有機加工特征部40和42參照被全局偏移所補償?shù)娜肿鴺?biāo)系16而被機加工。因此，全局偏移通過可控軸電子地補償所有特征部。除了固定裝置20對準(zhǔn)和工作臺12位置誤差之外，其他因素(諸如夾持和切削力)也會扭曲零件22。零件22可能沒有在固定裝置20上被夾持在正確位置，這也會影響零件22的質(zhì)量。全局偏移優(yōu)化了上述誤差以及其他未知誤差，只要該誤差對于ー個零件22與另ー個零件22來說是一致的即可。固定裝置20具有三個可能的線性位置對準(zhǔn)誤差。工作臺12具有兩個可能的線性安裝誤差和ー個可能的旋轉(zhuǎn)安裝誤差。兩種類型的誤差影響零件22的質(zhì)量。四軸機床12的可調(diào)整自由度的總數(shù)是六。四軸機床12具有四個可控軸。全局偏移將六個自由度方向中的誤差轉(zhuǎn)變到四個可控軸方向中，以便電子地補償工作臺12和固定裝置20 二者的誤差。在操作中，在各種的工作臺12的位置機加工的所有特征部40、42在全局坐標(biāo)系16中被機加工，所述坐標(biāo)系被全局偏移補償。因此六個全局偏移通過四個可控軸電子地補償所有特征部。全局偏移還優(yōu)化扭曲誤差、零件夾持位點誤差以及其他未知誤差，只要這些誤差是一致的即可。圖2示出了第二實施例的CNC機床110的一部分的局部視圖。具體地，CNC機床是四軸C旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床110。CNC機床110具有工作臺112。圖2中的實施例與圖I的實施例不同之處在于，CNC機床是C旋轉(zhuǎn)工作臺而不是B旋轉(zhuǎn)工作臺，對工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。固定裝置120和零件122可組裝在工作臺112上，如在114處示出的。坐標(biāo)系116與工作臺112相關(guān)聯(lián)。主軸118可操作地連接到CNC機床110，且可按照用于CNC機床110的坐標(biāo)系116調(diào)整。主軸118沿坐標(biāo)系116的Z軸定向。切削刀具123被夾持在主軸118上用于對零件122進(jìn)行機加工。主軸118和工作臺112可操作地連接到控制器126，以提供來自主軸118和工作臺112的輸入?？刂破?26還控制CNC機床110，包括工作臺112的旋轉(zhuǎn)位置。在所示實施例中，CNC機床110的工作臺112繞C軸(在124處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床110的旋轉(zhuǎn)由箭頭128示出。固定裝置120被安裝到工作臺112，且零件122被安裝在固定裝置120上。固定裝置120適于讓不同零件122被安裝到工作臺112。固定裝置120用于適應(yīng)在零件122上的各種支撐位點，從而不同零件122可以安裝在共用的工作臺112上。工作臺112和固定 裝置120已經(jīng)在之前與CNC機床110對準(zhǔn)。用于CNC機床110的工作臺112被構(gòu)造為接收固定裝置120。一個零件122被夾持在固定裝置120上且被安裝到CNC機床110。固定裝置120包括多個定位器，所述定位器用于在固定裝置120上支撐零件122。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器130、次定位器132和三個第三定位器134。零件122限定出定位器孔136、138，所述孔對應(yīng)于多個定位器130-134中的ー些。但是，每個固定裝置120被設(shè)計為接收多個不同零件122。因此，零件122可僅限定出與固定裝置120上的多個定位器130-134中的ー些相對應(yīng)的定位器孔136、138。主定位器130通常具有相對應(yīng)的主定位器孔136，且次定位器132通常具有次定位器孔138。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器134。實際的零件122的位置可出于多種原因而沒有相對于標(biāo)稱位置正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件122的扭曲以及工作臺112和/或固定裝置120的漂移，這種漂移自工作臺112和固定裝置120針對CNC機床110補償時已經(jīng)發(fā)生。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件122位置可包括由于零件122和/或固定裝置120相對于坐標(biāo)系116的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件122的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件122相對于CNC機床110移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床110在該零件122上的錯誤的位點進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系116和C軸124必須在CNC機床110可機加工零件122之前針對零件122進(jìn)行補償。通過將坐標(biāo)系116和工作臺調(diào)整到實際的零件中心以使零件122相對于CNC機床110對準(zhǔn)而對坐標(biāo)系116中心進(jìn)行補償。為了限定坐標(biāo)系116和C軸124，標(biāo)稱位置信息在控制器126中被輸入，包括標(biāo)稱工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px0, Py0, Pz0)和標(biāo)稱工作臺旋轉(zhuǎn)(C)。CMM(未示出)測量CNC機床110上所機加工的實際零件的特征部的偏差，且該偏差被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床110利用標(biāo)稱和偏移信息來通過實際的零件中心補償坐標(biāo)系116和C軸124。一旦零件122被夾持在固定裝置120上，切削刀具123對零件122上的多個特征部140 (僅ー個被示出)和表面142進(jìn)行機加工。特征部140和表面142被CMM測量，以確定零件122的實際位置。特征部140和表面142每個在CNC機床110的關(guān)于C軸124的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺112旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系116隨零件122中心行進(jìn)。對于四軸C旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床10，當(dāng)C處于零度時，工作臺112的旋轉(zhuǎn)軸C與坐標(biāo)系116的Z軸對準(zhǔn)。因此，對于X軸和Y軸來說，存在C旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，但對于Z軸來說，僅存在線性偏移。對于四軸C旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床110，存在六個自由度的誤差，實際的零件122會從標(biāo)稱零件122的中心按照所述誤差偏移。工作臺誤差可沿X方向被工作臺偏移(ΛΤχ。)補償，并沿Y方向被工作臺偏移(ATy。)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(APx0)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償、并沿Z方向被固定裝置偏移(APztl)補償。工作臺旋轉(zhuǎn)誤差可被關(guān)于C軸124的旋轉(zhuǎn)偏移(AC)所補償。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于C軸124的旋轉(zhuǎn)取向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度C位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)C是指用于四軸C機床110的工作臺偏移。盡管對于零件122存在六個自由度的誤差，但是對于四軸機床，僅存在四個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系116可被調(diào)整以補償六個自由度的誤差。利用標(biāo)稱工作臺中心(Txc，Tye，Tz。)、標(biāo)稱零件中心(PxQ，PyQ，PzQ)、標(biāo)稱工作臺旋轉(zhuǎn)(C)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系116被轉(zhuǎn)換為用于四個軸每ー個的值。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床110的全局偏移補償，其中，相對于機床絕對零點，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置且Wc是C軸128位置Wx= (Txc+Δ Txc) + (Px0+Δ Px0) cos C+(Py0+Δ Py0) sin C ；Wy = (Tyc+ Δ Tyc) - (Px0+ Δ Px0) sin C+ (Py0+Δ Py0) cos C ；Wz = Tzc+Pz0+ Δ Pz0 ;和Wc = C+ Δ C?？刂破?26將工作臺112和固定裝置120平移了用于四個軸每ー個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系116和C軸128，并因此補償偏差。一旦六個偏移量已經(jīng)通過控制器126轉(zhuǎn)變，則坐標(biāo)系116和C軸128被全局偏移補償，該全局偏移針對CNC機床110的全部四個可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被應(yīng)用，則零件122可被CNC機床110機加工。在零件122已經(jīng)被CNC機床110機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖3示出了第三實施例的CNC機床210的一部分的局部視圖。CNC機床210是四軸A旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床210。CNC機床210具有工作臺212。圖3中的實施例與上述實施例不同之處在干，CNC機床是A旋轉(zhuǎn)工作臺而不是B或C旋轉(zhuǎn)工作臺，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。固定裝置220和零件222可組裝在工作臺212上，如在214處示出的。坐標(biāo)系216與工作臺212相關(guān)聯(lián)。主軸218可操作地連接到CNC機床210，且可按照用于CNC機床210的坐標(biāo)系216調(diào)整。主軸218沿坐標(biāo)系216的Z軸定向。切削刀具223被夾持在主軸218上用于對零件222進(jìn)行機加工。切削工具223的切削刃可從零件222去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件222被CMM(未示出)或儀器測量。主軸218和工作臺212可操作地連接到控制器226，以提供來自主軸218和工作臺212的輸入?？刂破?26還控制CNC機床210，包括工作臺212的旋轉(zhuǎn)位置。在所示實施例中，CNC機床210的工作臺212繞A軸(在224處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床210的旋轉(zhuǎn)由箭頭228示出。固定裝置220被安裝到工作臺212，且零件222被安裝在固定裝置220上。固定裝置220適于讓不同零件222被安裝到工作臺212。固定裝置220用于適應(yīng)在零件222上的各種支撐位點，從而不同零件222可以安裝在共用的工作臺212上。工作臺212和固定裝、置220可對CNC機床210做出補償。用于CNC機床210的工作臺212被構(gòu)造為接收固定裝置220。一個零件222被夾持在固定裝置220上且被安裝到機床工作臺212。固定裝置220包括多個定位器，用于在固定裝置220上支撐零件222。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器230、次定位器232和三個第三定位器234。零件222每ー個限定出定位器孔236、238，其對應(yīng)于多個定位器230-234中的ー些。但是，每個固定裝置220被設(shè)計為接收多個不同零件222。因此，零件222可僅出限定與固定裝置220上的多個定位器230-234中的一些相對應(yīng)的定位器孔236、238。主定位器230通常具有相對應(yīng)的主定位器孔236，且次定位器232通常具有次定位器孔238。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器234。實際的零件222位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置和工作臺正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件222的扭曲以及工作臺212和/或固定裝置220的漂移，這種漂移自工作臺212和固定裝置220針對CNC機床210進(jìn)行補償時已經(jīng)發(fā)生。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件222位置可包括任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差，這是由于 零件222和/或固定裝置220相對于坐標(biāo)系216的任意平面傾斜而導(dǎo)致的。零件222的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件222相對于CNC機床210移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床210在該零件222上的錯誤位點上進(jìn)行機加工。因此，零件222必須在CNC機床210可機加エ零件222之前相對于坐標(biāo)系216和A軸224正確地定位。通過按照實際的零件中心調(diào)整坐標(biāo)系216以使零件222與CNC機床210對準(zhǔn)來對坐標(biāo)系216的中心做出補償。為了限定坐標(biāo)系216和A軸224，標(biāo)稱位置信息在控制器226中被輸入，包括標(biāo)稱工作臺中心(TxA，TyA，TzA)、標(biāo)稱零件中心(PX(l，PyQ，PZ(l)和標(biāo)稱工作臺旋轉(zhuǎn)(A)。CMM測量CNC機床210中所機加工的實際零件的特征部的偏差，且該偏差被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床210利用標(biāo)稱和偏移信息來針對實際的零件中心補償坐標(biāo)系216和A軸224。一旦零件222被夾持在固定裝置220上，切削刀具223對零件222上的多個特征部240 (僅ー個被示出)和表面242進(jìn)行機加工。特征部240和表面242被測量，以確定零件222的實際位置。特征部240和表面242每ー個在CNC機床210的關(guān)于A軸224的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。坐標(biāo)系216隨工作臺212行進(jìn)。對于四軸A旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床210，當(dāng)A處于零度時，工作臺212的旋轉(zhuǎn)軸A與坐標(biāo)系216的X軸對準(zhǔn)。因此，對于Y軸和Z軸來說，存在A旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，但對于X軸來說，僅存在線性偏移。對于四軸A旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床210，存在六個自由度的誤差，實際的零件222的中心會從標(biāo)稱零件中心按照所述誤差偏移。工作臺誤差可沿Y方向被工作臺偏移(ATyA)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATza)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(APxa)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APyA)補償，并沿Z方向被固定裝置偏移(APza)補償。工作臺旋轉(zhuǎn)誤差可沿A方向被關(guān)于A軸224的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΑ)所補償。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于A軸224的旋轉(zhuǎn)取向，個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度A位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)A是指用于四軸A機床210的工作臺偏移。盡管對于零件222存在六個自由度的誤差，但是對于四軸機床，僅存在四個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系216可被調(diào)整以補償六個自由度的誤差。利用標(biāo)稱工作臺中心(TxA, TyA，TzA)、標(biāo)稱零件中心(Ptl, Py0, Pztl)、標(biāo)稱工作臺旋轉(zhuǎn)(A)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系216在四個軸每一個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床210的全局偏移補償，其中，相對于機床絕對零點，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置且Wa是A軸228位置Wx = ΤχΑ+Ρχ0+ Δ Px0 ；Wy = (TyA+ Δ TyA) + (Py0+ Δ Py0) cos A+ (Pz0+Δ Pz0) sin A ；Wz= (TzA+ Δ Tza) - (Py0+ Δ Py0) sin A+ (Pz0+ Δ Pz0) cos A ;和Wa = A+ΔΑ。
控制器226將工作臺212和固定裝置220平移了用于四個軸每ー個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系216和A軸228，并因此補償偏差。一旦六個偏移已經(jīng)被控制器226平移了，則坐標(biāo)系216和A軸224被全局偏移補償，該全局偏移針對CNC機床210的全部可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被應(yīng)用，則零件222可被CNC機床210機加工。在零件222已經(jīng)被CNC機床210機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖4示出了第四實施例的CNC機床310的一部分的局部視圖。CNC機床是五軸A在B上(A on B)旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床310。CNC機床310具有第一或A工作臺312，該Aエ作臺安裝在第二或B工作臺344上。圖4中的實施例與上述實施例不同之處在于，CNC機床310是五軸機床而不是四軸機床，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。A工作臺312繞A軸(在324處示出)旋轉(zhuǎn)，B工作臺344繞B軸(在346處示出)旋轉(zhuǎn)。A工作臺312的旋轉(zhuǎn)通過箭頭328示出，箭頭348示出B工作臺344的旋轉(zhuǎn)。固定裝置320和零件322可組裝在A工作臺312上，如在314處示出的。坐標(biāo)系316與CNC機床310相關(guān)聯(lián)。主軸318可操作地連接到CNC機床310。主軸318的運動可被用于CNC機床310的坐標(biāo)系316調(diào)整。主軸318沿坐標(biāo)系316的負(fù)Z軸定向。切削刀具323被夾持在主軸318上用于對零件322機加工。主軸318可旋轉(zhuǎn)，使得刀具323的切削刃可從零件322去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件322被CMM機或儀器測量。主軸318和A工作臺312及B工作臺344可操作地連接到控制器326，以提供來自主軸318、A工作臺312和B工作臺344的輸入。控制器326還控制CNC機床310，包括A工作臺312和B工作臺344的旋轉(zhuǎn)位置。固定裝置320被安裝到A工作臺312，且零件322被安裝在固定裝置320上。固定裝置320適于讓不同零件322被安裝到工作臺312。固定裝置320用于適應(yīng)在零件322上的各種支撐位點，從而不同零件322可以安裝在共用的工作臺312上。A工作臺312、Bエ作臺344和固定裝置320可被補償以與CNC機床310對準(zhǔn)。用于CNC機床310的A工作臺312被構(gòu)造為接收固定裝置320。一個零件322被夾持在固定裝置320上，且固定裝置320被安裝到機床工作臺312。固定裝置320包括多個定位器，用于在固定裝置320上支撐零件322。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器330、次定位器332和三個第三定位器334。零件322限定出定位器孔336、338，這些定位器孔對應(yīng)于多個定位器330-334中的ー些。但是，固定裝置320被設(shè)計為接收多個不同零件322。因此，零件322可僅限定出與固定裝置320上的多個定位器330-334中的ー些相對應(yīng)的定位器孔336、338。主定位器330通常具有相對應(yīng)的主定位器孔336，且次定位器332通常具有次定位器孔338。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器334。
實際的零件322的位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置320和工作臺312、344正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件322的扭曲以及工作臺312、344和/或固定裝置320的漂移。工作臺312、344和固定裝置320可被補償以與CNC機床310對準(zhǔn)。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件322的位置可包括由于零件322和/或固定裝置320相對于坐標(biāo)系316的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件322的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件322相對于CNC機床310移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床310在該零件322上的錯誤位點進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系316、A軸324和B軸346必須在CNC機床310可機加工零件322之前針對零件322補償。通過實際的零件322的中心和定向針對CNC機床310電子地補償坐標(biāo)系316的中心。為了限定坐標(biāo)系316、A軸324和B軸346，標(biāo)稱位置信息在控制器326中被輸入，包括標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, TzB)、標(biāo)稱零件中心(Px。，Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)㈧和標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)⑶。CMM(未示出)測量CNC機床310機加工的實際零件322的特征部340、342的偏差，且該偏差通過使用軟件被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床310利用標(biāo)稱和偏移信息來按照實際的零件中心補償坐標(biāo)系316、A軸324 和 B 軸 346。一旦零件322被夾持在固定裝置320上，切削刀具323機加工零件322上的多個特征部340 (僅ー個被示出)和表面342。特征部340和表面342被CMM機測量，以確定零件322的實際位置。在CNC機床310的關(guān)于A軸324和B軸346的多個旋轉(zhuǎn)位置處機加工特征部340和表面342姆ー個。在工作臺312和344旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系316隨零件中心行進(jìn)。對于五軸A在B上旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床310來說，當(dāng)A和B處于零度時，工作臺312的旋轉(zhuǎn)軸A與坐標(biāo)系316的X軸對準(zhǔn)，工作臺344的旋轉(zhuǎn)軸B與坐標(biāo)系的Y軸對準(zhǔn)。因此，對于第一工作臺312的Y軸和Z軸來說，存在A旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，對于第二工作臺344的X軸和Z軸來說，存在B旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，另外，對于工作臺312和344來說，還存在A和B旋轉(zhuǎn)偏移的組合。對于五軸A在B上旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床310，存在九個自由度的誤差，實際的零件322會從標(biāo)稱零件322中心按照所述誤差偏移。A工作臺312誤差可沿Y方向被工作臺偏移(ATyA)補償、并沿Z方向被工作臺偏移(ATza)補償。B工作臺344誤差可沿X方向被工作臺偏移(ATxb)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATzb)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(ΛΡχο)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償、并沿Z方向被固定裝置偏移(APztl)補償。最后，旋轉(zhuǎn)偏移包括關(guān)于A軸324的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΑ)和關(guān)于B軸346的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΒ)。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于A軸324和B軸346的旋轉(zhuǎn)取向，具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度旋轉(zhuǎn)的A位置和B位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)A是指用于五軸機床的A工作臺的工作臺偏移，下標(biāo)B是指用于五軸機床的B工作臺的工作臺偏移。盡管對于零件322存在九個自由度的誤差，但是對于五軸機床，僅存在五個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系316可被調(diào)整以補償九個自由度的誤差。利用標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, Tzb)、標(biāo)稱零件中心(PxQ, Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)(A)、標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)(B)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系316的原點在五個軸每一、個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床310的全局偏移補償，其中，相對于機床絕對零點，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置、Wa是A軸位置且Wb是B軸位置Wx= (ΤχΒ+Δ Txb) + (ΤχΑ+Ρχ0+Δ Px0) cos B- [ (ΤζΑ+ Δ Tza) - (Py0+ Δ Py0) sin A+ (Pz0+ Δ Pz0) cos A] sin BWy = (TyB+TyA+ Δ TyA) + (Py0+ Δ Py0) cos A+ (Pz0+Δ Pz0) sin A ；Wz= (TzB+Δ TzB) + (TxA+Px0+Δ Px0) sin B+ [ (TzA+ Δ Tza) - (Py0+ Δ Py0) sin A+ (Pz0+ Δ Pz0) cos A] cos B ； Wa = A+Λ A;和Wb = Β+ΔΒο控制器326將工作臺312、344和固定裝置320平移了用于五軸姆一個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系316、Α軸324和B軸346，并因此補償偏差。一旦九個偏移已經(jīng)被控制器326平移了，則坐標(biāo)系316和A軸324和B軸346被全局偏移補償，該全局偏移針對CNC機床310的全部五個可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被應(yīng)用，則零件322可被CNC機床310機加工。在零件322已經(jīng)被CNC機床310機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。因此，固定裝置320具有三個可能的線性位置對準(zhǔn)誤差。兩個工作臺312、344具有總共四個潛在的線性安裝誤差和兩個潛在的旋轉(zhuǎn)安裝誤差。兩種類型的誤差影響零件322質(zhì)量。五軸機床310的可調(diào)整自由度的總數(shù)是九。五軸機床310具有五個可控軸。全局偏移將九個自由度方向中的誤差轉(zhuǎn)變到五個可控軸方向中，以便電子地補償工作臺312、344和固定裝置320的誤差兩者。在操作中，在各種的工作臺312、344的位置機加工的所有特征部340、342在全局坐標(biāo)系316中被機加工，所述坐標(biāo)系被全局偏移補償。因此九個全局偏移通過五個可控軸電子地補償所有特征部。全局偏移還優(yōu)化扭曲誤差、零件夾持位點誤差以及其他未知的一致性誤差。圖5示出了第五實施例的CNC機床410的一部分的局部視圖。CNC機床410具有第一或B工作臺412，其安裝在第二或A工作臺444上。CNC機床是五軸B在A上旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床410。圖5中的實施例與圖4中的實施例不同之處在于，CNC機床是B在A上旋轉(zhuǎn)工作臺，而不是A在B上旋轉(zhuǎn)工作臺，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。B工作臺412繞B軸(在424處示出)旋轉(zhuǎn)，A工作臺444繞A軸(在446處示出)旋轉(zhuǎn)。對于B工作臺412來說，CNC機床410的旋轉(zhuǎn)用于B工作臺412的箭頭428和用于對于A工作臺446的箭頭448示出。固定裝置420和零件422可組裝在B工作臺412上，如在414處示出的。坐標(biāo)系416與CNC機床410相關(guān)聯(lián)。主軸418可操作地連接到CNC機床410，主軸418的運動可按照用于CNC機床410的坐標(biāo)系416調(diào)整。主軸418沿坐標(biāo)系416的Z軸定向。切削刀具423被夾持在主軸418上用于機加工零件422。主軸418可旋轉(zhuǎn)，從而切削刀具423的切削刃可從零件422去除材料。主軸418、Β工作臺412和A工作臺444可操作地連接到控制器426，以提供來自主軸418、B工作臺412和A工作臺444的輸入?？刂破?26還控制CNC機床410，包括Bエ作臺412和A工作臺444的旋轉(zhuǎn)位置。固定裝置420被安裝到B工作臺412，且零件422被安裝在固定裝置420上。固定裝置420適應(yīng)要被安裝到工作臺412的不同零件422。固定裝置420用于適應(yīng)在零件422上的各種支撐位點，從而不同零件422可以安裝在共用的工作臺412上。B工作臺412、Aエ作臺444和固定裝置420可通過CNC機床410補償。用于CNC機床410的B工作臺412被構(gòu)造為接收固定裝置420。一個零件422被夾持在固定裝置420上且被固定到機床工作臺412。固定裝置420包括多個定位器，所述定位器用于在固定裝置420上支撐零件422。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器430、次定位器432和三個第三定位器434。零件422限定出定位器孔436、438，所述定位器孔對應(yīng)于多個定位器430-434中的ー些。但是，每個固定裝置420被設(shè)計為接收多個不同零件422。因此，零件422可僅限定出與固定裝置420上的多個定位器430-434中的ー些相對應(yīng)的定位器孔436、438。主定位器430通常具有相對應(yīng)的主定位器孔436，且次定位器432通常具有次定位器孔438。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器434。實際的零件422的位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置和工作臺正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定 位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件422的扭曲以及工作臺412、444和/或固定裝置420的漂移，這種漂移自工作臺412、444和固定裝置420通過CNC機床410補償時已經(jīng)發(fā)生。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件422位置可包括由于零件422和/或固定裝置420相對于坐標(biāo)系416的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件422的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件422相對于CNC機床410移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床410在該零件422上的錯誤位點進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系416、B軸424和A軸446必須在CNC機床410可機加工零件422之前針對零件422進(jìn)行補償。按照實際的零件422中心和定向針對CNC機床410電子地對坐標(biāo)系416的中心進(jìn)行補償。為了限定坐標(biāo)系416、B軸424和A軸446，標(biāo)稱位置信息在控制器426中被輸入，包括標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, TzB)、標(biāo)稱零件中心(Px。，Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)㈧和標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)⑶。CMM測量CNC機床410機加工的實際零件422的特征部的偏差，且偏差通過使用軟件被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床410利用標(biāo)稱和偏移信息來通過實際的零件中心補償坐標(biāo)系416、B軸424和A軸446。一旦零件422被夾持在固定裝置420上，則主軸418對零件422上的多個特征部440 (僅ー個被示出)和表面442進(jìn)行機加工。特征部440和表面442被CMM測量，以確定零件422的實際位置。特征部440和表面442每ー個在CNC機床410的關(guān)于B軸424和A軸446的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺412和444旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系416隨零件中心行進(jìn)。對于五軸B在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床410來說，當(dāng)A和B處于零度吋，工作臺412的旋轉(zhuǎn)軸B與坐標(biāo)系416的Y軸對準(zhǔn)，工作臺444的旋轉(zhuǎn)軸A與坐標(biāo)系的X軸對準(zhǔn)。因此，對于第一工作臺412的X軸和Z軸來說，存在B旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，對于第二工作臺444的Y軸和Z軸來說，存在A旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，另外，對于工作臺412、444還存在A和B旋轉(zhuǎn)偏移的組合。對于五軸B在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床410來說，存在九個自由度的誤差，實際的零件422會從標(biāo)稱零件422中心按照所述誤差偏移。A工作臺444誤差可沿Y方向被エ作臺偏移(ATyA)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATza)補償。B工作臺412誤差可沿X方向被工作臺偏移(ATxb)補償并沿Z方向被工作臺偏移(ATzb)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(APxtl)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償、并沿Z方向被固定裝置偏移(APztl)補償。最后，旋轉(zhuǎn)偏移包括關(guān)于A軸446的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΑ)和關(guān)于B軸424的旋轉(zhuǎn)偏移(Λ B)。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于A軸446和B軸424的旋轉(zhuǎn)取向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度旋轉(zhuǎn)的A位置和B位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)A是指用于A工作臺444的工作臺偏移，下標(biāo)B是指B工作臺412的工作臺偏移。盡管對于零件422存在九個自由度的誤差，但是對于五軸機床，僅存在五個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系416可被調(diào)整以補償九個自由度的誤差。利用標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, Tzb)、標(biāo)稱零件中心(PxQ, Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)(A)、標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)(B)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系416的原點在五個軸的每個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床410的全局偏移補償，其中，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置、Wa是A軸位置且Wb是B軸位置 Wx= (ΤχΑ+ΤχΒ+ Δ TxB) + (Px0+ Δ Px0) cos B- (Pz0+ Δ Pz0) sin B ；Wy = (TyA+ Δ TyA) + (TyB+Py0+ Δ Py0) cos A+ [ (TzB+ Δ Tzb) + (Px0+ Δ Px0) sin B+ (Pz0+ Δ Pz0) cos B] sin A;Wz= (TzA+ Δ TzA) - (TyB+Py0+ Δ Py0) sin A+ [ (TzB+ Δ Tzb) + (Px0+ Δ Px0) sin B+ (Pz0+ Δ Pz0) cos B] cos A;Wa = A+Λ A;和Wb = Β+ΔΒο控制器426將工作臺412、444和固定裝置420平移了用于五個每ー個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系416、Β軸424和A軸446，并因此補償偏差。一旦九個偏移已經(jīng)被控制器426平移了，則坐標(biāo)系416和B軸424被全局偏移補償，該全局偏移針對CNC機床410的全部可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被應(yīng)用，則零件422可被CNC機床410機加工。在零件422已經(jīng)被CNC機床410機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖6示出了第六實施例的CNC機床510的一部分的局部視圖。CNC機床是五軸B在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床510。CNC機床510具有第一或B工作臺512，其安裝在第二或C工作臺544上。圖6中的實施例與圖4中的實施例不同之處在于，CNC機床是B在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺，而不是A在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。B工作臺512繞B軸(在524處示出)旋轉(zhuǎn)，C工作臺544繞C軸(在546處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床510的旋轉(zhuǎn)通過用于B工作臺512的箭頭528和用于C工作臺544的箭頭548示出。固定裝置520和零件522可組裝在B工作臺512上，如在514處示出的。坐標(biāo)系516與CNC機床510相關(guān)聯(lián)。主軸518可操作地連接到CNC機床510，且可按照用于CNC機床510的坐標(biāo)系516調(diào)整。主軸518沿坐標(biāo)系516的Z軸定向。切削刀具523被夾持在主軸518上，用于機加工零件522。主軸518可旋轉(zhuǎn)，從而切削刀具523的切削刃可從零件522去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件522被CMM或儀器測量。主軸518、Β工作臺512和C工作臺544可操作地連接到控制器526，以提供來自主軸518、B工作臺512和C工作臺544的輸入。控制器526還控制CNC機床510，包括Bエ作臺512和C工作臺544的旋轉(zhuǎn)位置。
固定裝置520被安裝到B工作臺512，且零件522被安裝在固定裝置520上。固定裝置520適于讓不同零件522被安裝到工作臺512。固定裝置520用于適應(yīng)在零件522上的各種支撐位點，從而不同零件522可以安裝在共用的工作臺512上。B工作臺512、C工作臺544和固定裝置520可通過CNC機床510而被補償。用于CNC機床510的B工作臺512被構(gòu)造為接收固定裝置520。一個零件522被夾持在固定裝置520上且被安裝到CNC機床510。固定裝置520包括多個定位器，所述定位器用于在固定裝置520上支撐零件522。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器530、次定位器532和三個第三定位器534。零件522限定出定位器孔536、538，所述定位器孔對應(yīng)于多個定位器530-534中的ー些。但是,姆個固定裝置520被設(shè)計為接收多個不同零件522。因此，零件522可僅限定出與固定裝置520上的多個定位器530-534中的ー些相對應(yīng)的定位器孔536、538。主定位器530通常具有相對應(yīng)的主定位器孔536，且次定位器532通常具有次定位器孔538。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器534。實際的零件522的位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置和工作臺正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件522的扭曲以及工作臺512、544和/或固定裝置520的漂移。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件522的位置可包括由于零件522和/或固定裝置520相對于坐標(biāo)系516的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件522的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件522相對于CNC機床510移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床510在該零件522上的錯誤位點進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系516、B軸524和C軸546必須在CNC機床510可機加工零件522之前針對零件522補償。按照實際的零件522中心和定向電子地補償坐標(biāo)系516中心，以將零件522正確地定位到CNC機床510。為了限定坐標(biāo)系516、B軸524和C軸546,標(biāo)稱位置信息在控制器526中被輸入，包括標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, Tzb)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tze)、標(biāo)稱零件中心(Px。，Py0, Pz0)、標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)⑶和標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)。CMM測量在CNC機床510上機加工的實際零件522的特征部的偏差，且該偏差通過使用軟件被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床510利用標(biāo)稱和偏移信息來通過實際的零件中心補償坐標(biāo)系516、B軸524和C軸546。一旦零件522被夾持在固定裝置520上，則切削刀具523機加工零件522上的多個特征部540 (僅ー個被示出)和表面542。特征部540和表面542被CMM測量，以確定零件522的實際位置。特征部540和表面542每ー個在CNC機床510的關(guān)于B軸524和C軸546的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺512和544旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系516隨零件中心522行進(jìn)。對于五軸B在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床510來說，當(dāng)B和C處于零度吋，工作臺512的旋轉(zhuǎn)軸B與坐標(biāo)系516的Y軸對準(zhǔn)，工作臺544的旋轉(zhuǎn)軸C與坐標(biāo)系的Z軸對準(zhǔn)。因此，對于第一工作臺512的X軸和Z軸來說，存在B旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，對于第二工作臺544的X軸和Y軸來說，存在C旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移。另外，對于工作臺512、544還存在B和C旋轉(zhuǎn)偏移的組合。對于五軸B在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床510來說，存在九個自由度的誤差，實際的零件522會從標(biāo)稱零件522中心按照所述誤差偏移。B工作臺512誤差可沿X方向被エ作臺偏移(ATxb)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATzb)補償。C工作臺544誤差可沿X 方向被工作臺偏移(ΛΤχ。)補償并沿Y方向被工作臺偏移(ATy。)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(ΛΡχο)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償并沿Z方向被固定裝置偏移(APztl)補償。最后，旋轉(zhuǎn)偏移包括關(guān)于B軸524的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΒ)和關(guān)于C軸546的旋轉(zhuǎn)偏移(AC)。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于B軸524和C軸546的旋轉(zhuǎn)取向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度旋轉(zhuǎn)B位置和C位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)B是指用于B工作臺512的工作臺偏移，下標(biāo)C是指C工作臺5442的工作臺偏移。盡管對于零件522存在九個自由度的誤差，但是對于五軸機床，僅存在五個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系516可被調(diào)整以補償九個自由度的誤差。利用標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, Tzb)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px0, Py0, Pz0)、標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)(B)、標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系516的原點在五個軸的每個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床510的全局偏移補償，其中，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置、Wb是B軸位置且Wc是C軸位置 Wx= (Txc+Δ Txc)+ [ (ΤχΒ+Δ TxB) + (Px0+Δ Px0) cos B- (Pz0+ Δ Pz0) sin B] cos C+ (TyB+Py0+ Δ Py0) sin C ；Wy = (Tyc+Δ Tyc) _[ (ΤχΒ+Δ ΤχΒ) + (Px0+Δ Px0) cos B- (Pz0+ Δ Pz0) sin B] sin C+ (TyB+Py0+ Δ Py0) cos C ；Wz= (Tzc+TzB+Δ ΤζΒ) + (Px0+Δ Px0) sin B+ (Pz0+ Δ Pz0) cos B;ffB = B+ Δ B ;和Wc = C+Λ C?？刂破?26將工作臺512、544和固定裝置520平移了用于五個姆一個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系516、Β軸524和C軸546，并因此補償偏差。一旦九個偏移已經(jīng)被控制器526平移了，則坐標(biāo)系516和C軸546被全局偏移被補償，該全局偏移針對CNC機床510的全部可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被執(zhí)行，則零件522可被CNC機床510機加工。在零件522已經(jīng)被CNC機床510機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖7示出了第七實施例的CNC機床610的一部分的局部視圖。CNC機床是五軸C在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床610。CNC機床610具有第一或C工作臺612，其安裝在第二或B工作臺644上。圖7中的實施例與圖4中的實施例不同之處在于，CNC機床是C在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺，而不是A在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。C工作臺612繞C軸(在624處示出)旋轉(zhuǎn)，B工作臺644繞B軸(在646處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床610的旋轉(zhuǎn)通過用于C工作臺612的箭頭628和用于B工作臺644的箭頭648示出。固定裝置620和零件622可組裝在C工作臺612上，如在614處示出的。坐標(biāo)系616與CNC機床610相關(guān)聯(lián)。主軸618可操作地連接到CNC機床610，且可按照用于CNC機床610的坐標(biāo)系616調(diào)整。主軸618沿坐標(biāo)系616的Z軸定向。切削刀具623被夾持在主軸618上，用于機加工零件622。主軸618可旋轉(zhuǎn)，從而切削刀具623的切削刃可從零件622去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件622被CMM或儀器測量。主軸618、C工作臺612和B工作臺644可操作地連接到控制器626，以提供來自主軸618、C工作臺612和B工作臺644的輸入?？刂破?26還控制CNC機床610，包括Cエ作臺612和B工作臺644的旋轉(zhuǎn)位置。
固定裝置620被安裝到C工作臺612，且零件622被安裝在固定裝置620上。固定裝置620適于讓不同零件622被安裝到工作臺612。固定裝置620用于適應(yīng)在零件622上的各種支撐位點，從而不同零件622可以安裝在共用的工作臺612上。C工作臺612、B工作臺644和固定裝置620可通過CNC機床610而被補償。用于CNC機床610的C工作臺612被構(gòu)造為接收固定裝置620。一個零件622被夾持在固定裝置620上且被安裝到CNC機床610。固定裝置620包括多個定位器，所述定位器用于在固定裝置620上支撐零件622。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器630、次定位器632和三個第三定位器634。零件622限定出定位器孔636、638，所述定位器孔對應(yīng)于多個定位器630-634中的ー些。但是,姆個固定裝置620被設(shè)計為接收多個不同零件622。因此，零件622可僅限定出與固定裝置620上的多個定位器630-634中的ー些相對應(yīng)的定位器孔636、638。主定位器630通常具有相對應(yīng)的主定位器孔636，且次定位器632通常具有次定位器孔638。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器634。實際的零件622的位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置620和工作臺612、 644正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件622的扭曲以及工作臺612、644和/或固定裝置620的漂移。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件622的位置可包括由于零件622和/或固定裝置620相對于坐標(biāo)系616的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件622的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件622相對于CNC機床610移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床610在錯誤的位點在該零件622上進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系616、C軸624和B軸646必須在CNC機床610可機加工零件622之前針對零件622補償。按照實際的零件中心和CNC機床610的定向電子地補償坐標(biāo)系616的中心。為了限定坐標(biāo)系616、C軸624和B軸646,標(biāo)稱位置信息在控制器626中被輸入，包括標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, Tzb)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tze)、標(biāo)稱零件中心(Px。，Py0, Pz0)、標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)⑶和標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)。CMM測量在CNC機床610上機加工的實際零件622的特征部的偏差，且該偏差被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床610利用標(biāo)稱和偏移信息來通過實際的零件中心補償坐標(biāo)系616、C軸624和B軸646。一旦零件622被夾持在固定裝置620上，則切削刀具623機加工零件622上的多個特征部640 (僅ー個被示出)和表面642。特征部640和表面642被CMM測量，以確定零件622的實際位置。特征部640和表面642的每個在CNC機床610的關(guān)于C軸624和B軸646的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺612和644旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系616隨零件中心622行進(jìn)。對于五軸C在B上旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床610來說，當(dāng)C和B處于零度時，工作臺612的旋轉(zhuǎn)軸C與坐標(biāo)系616的Z軸對準(zhǔn)，工作臺644的旋轉(zhuǎn)軸B與坐標(biāo)系的Y軸對準(zhǔn)。因此，對于第一工作臺612的X軸和Y軸來說，存在C旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，對于第二工作臺644的X軸和Z軸來說，存在B旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移。另外，對于工作臺612、644還存在A和B旋轉(zhuǎn)偏移的組合。對于五軸C在B上旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床610，存在九個自由度的誤差，零件622會從標(biāo)稱零件622中心按照所述誤差偏移。B工作臺644誤差可沿X方向被工作臺偏移(Λ Txb)補償并沿Z方向被工作臺偏移(ATzb)補償。C工作臺612誤差可沿X方向被工作臺偏移(ATxc)補償并沿Y方向被工作臺偏移(ATy。)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(APxtl)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償并沿Z方向被固定裝置偏移(Δ Pz0)補償。最后，旋轉(zhuǎn)偏移包括關(guān)于B軸646的旋轉(zhuǎn)偏移(Λ B)和關(guān)于C軸624的旋轉(zhuǎn)偏移(AC)。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于C軸624和B軸646的旋轉(zhuǎn)定向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度旋轉(zhuǎn)C位置和B位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)B是指用于B工作臺644的工作臺偏移，下標(biāo)C是指C工作臺612的偏移。盡管對于零件622存在九個自由度的誤差，但是對于五軸機床，僅存在五個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系616可被調(diào)整以補償九個自由度的誤差。利用標(biāo)稱B工作臺中心(TxB, TyB, Tzb)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px0, Py0, Pz0)、標(biāo)稱B工作臺旋轉(zhuǎn)(B)、標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系616的原點在五個軸的每個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床610的全局偏移補償，其中，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置、Wb是C軸位置和Wc是B軸位置
Wx= (ΤχΒ+Δ Txb)+ [ (Txc+Δ Txc) + (Px0+Δ Px0) cos C+ (Py0+Δ Py0) sin C] cos B- (Tzc+Pz0+ Δ Pz0) sin B;Wy = (TyB+Tyc+ Δ Tyc) - (Px0+ Δ Px0) sin C+ (Py0+Δ Py0) cos C ；Wz= (ΤζΒ+Δ ΤζΒ)+ [ (Txc+Δ Txc) + (Px0+Δ Px0) cos C+ (Py0+Δ Py0) sin C] sin B+ (Tzc+Pz0+ Δ Pz0) cos B;Wb = B+Λ B;和Wc = C+Λ C?？刂破?26將工作臺612、644和固定裝置620 了用于五個姆一個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系616、C軸624和B軸646，并因此補償偏差。一旦九個偏移已經(jīng)被控制器626平移了，則坐標(biāo)系616、C軸624和B軸646被全局偏移被補償，該全局偏移針對CNC機床610的全部九個可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被執(zhí)行，則零件622可被CNC機床610機加工。在零件622已經(jīng)被CNC機床610機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖8示出了第八實施例的CNC機床710的一部分的局部視圖。CNC機床是五軸C在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床710。CNC機床710具有第一或C工作臺712，其安裝在第二或A工作臺744上。圖8中的實施例與圖4中的實施例不同之處在于，CNC機床是C在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺，而不是A在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。C工作臺712繞C軸(在724處示出)旋轉(zhuǎn)，A工作臺744繞A軸(在746處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床710的旋轉(zhuǎn)通過用于C工作臺712的箭頭728和用于A工作臺744的箭頭748示出。固定裝置720和零件722可組裝在C工作臺712上，如在714處示出的。坐標(biāo)系716與CNC機床710相關(guān)聯(lián)。主軸718可操作地連接到CNC機床710，且可按照用于CNC機床710的坐標(biāo)系716調(diào)整。主軸718沿坐標(biāo)系716的Z軸定向。切削刀具723被夾持在主軸718上，用于機加工零件722。主軸718可旋轉(zhuǎn)，從而切削刀具723可從零件722去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件722被CMM(未示出)或儀器測量。主軸718、C工作臺712和A工作臺744可操作地連接到控制器726，以提供來自探針718、C工作臺712和A工作臺744的輸入?？刂破?26還控制CNC機床710，包括Cエ作臺712和A工作臺744的旋轉(zhuǎn)位置。固定裝置720被安裝到C工作臺712，且零件722被安裝在固定裝置720上。固定裝置720適于讓不同零件722被安裝到工作臺712。固定裝置720用于適應(yīng)在零件722上的各種支撐位點，從而不同零件722可以安裝在共用工作臺712上。C工作臺712、A工作臺744和固定裝置720可通過CNC機床710而被補償。用于CNC機床710的C工作臺712被構(gòu)造為接收固定裝置720。一個零件722被安裝在固定裝置720上且被夾持到機床工作臺712。固定裝置720包括多個定位器，所述定位器用于在固定裝置720上支撐零件722。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器730、次定位器732和三個第三定位器734。零件722限定出定位器孔736、738，所述定位器孔對應(yīng)于多個定位器730-734中的ー些。但是，每個固定裝置720被設(shè)計為接收多個不同零件722。因此，零件722可僅限定出與固定裝置720上的多個定位器730-734中的ー些相對應(yīng)的定位器孔736、738。主定位器730通常具有相對應(yīng)的主定位器孔736，且次定位器732通常具有次定位器孔738。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器734。實際的零件722的位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置720和工作臺712、744位置正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件722的扭曲以及工作臺712,744和/或固定裝置720的漂移。工作臺712、744和固定裝置可通過CNC機床710補償。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件722的位置可包括由于零件722和/或固定裝置720相對于坐標(biāo)系716的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件722的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件722相對于CNC機床710移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床710在錯誤的位點在該零件722上進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系716、C軸724和A軸746必須在CNC機床710可機加工零件722之前針對零件722補償。按照實際的零件中心和定向電子地補償坐標(biāo)系716中心，以將零件722正確地定位到CNC機床710。為了限定坐標(biāo)系716、C軸724和A軸746,標(biāo)稱位置信息在控制器726中被輸入，包括標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px。，Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)㈧和標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)。CMM測量在CNC機床710上的實際零件722的特征部的偏差，且該偏差被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床710利用標(biāo)稱和偏移信息來按照實際的零件中心補償坐標(biāo)系716、C軸724和A軸746。一旦零件722被夾持在固定裝置720上，則切削刀具723機加工零件722上的多個特征部740 (僅ー個被示出)和表面742。特征部740和表面742被CMM測量，以確定零件722的實際位置。特征部740和表面742每ー個在CNC機床710的關(guān)于C軸724和A軸746的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺712和744旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系716隨零件中心722行進(jìn)。對于五軸C在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床710來說，當(dāng)C和A處于零度吋，工作臺712的旋轉(zhuǎn)軸C與坐標(biāo)系716的Z軸對準(zhǔn)，工作臺744的旋轉(zhuǎn)軸A與坐標(biāo)系的X軸對準(zhǔn)。因此，對于第一工作臺712的X軸和Y軸，存在C旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，對于第二工作臺744的Y軸和Z軸，存在A旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移。另外，對于工作臺還存在C和A旋轉(zhuǎn)偏移的組合。對于五軸C在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床710來說，存在九個自由度的誤差，實際的零件722會從標(biāo)稱零件722中心按照所述誤差偏移。A工作臺744誤差可沿Y方向被エ作臺偏移(ATyA)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATza)補償。C工作臺712誤差可沿X方向被工作臺偏移(ΛΤχ。)補償，并沿Y方向被工作臺偏移(ATy。)補償。固定裝置誤差可、沿X方向被固定裝置偏移(APxci)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償。并沿ζ方向被固定裝置偏移(APztl)補償。最后，旋轉(zhuǎn)偏移包括關(guān)于C軸724的旋轉(zhuǎn)偏移(AC)和關(guān)于A軸746的旋轉(zhuǎn)偏移(Λ Α)。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于C軸724和A軸746的旋轉(zhuǎn)取向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度旋轉(zhuǎn)C位置和A位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)A是指用于A工作臺712的工作臺偏移，下標(biāo)C是指C工作臺744的工作臺偏移。盡管對于零件722存在九個自由度的誤差，但是對于五軸機床，僅存在五個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系716可被調(diào)整以補償九個自由度的誤差。利用標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px0, Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)(A)、標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系716的原點在五個軸的每個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床710的全局偏移補償，其中，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置、Wa是A軸位置和Wc是C軸位置Wx= (TxA+Txc+Δ Txc) + (Px0+Δ Px0) cos C+(Py0+Δ Py0) sin C ； Wy = (TyA+ Δ TyA) + [ (Tyc+ Δ Tyc) - (Px0+ Δ Px0) sin C+ (Py0+ Δ Py0) cos C] cos A+ (Tzc+Pz0+ Δ Pz0) sin A;Wz= (TzA+Δ TzA) _[ (Tyc+Δ Tyc) - (Px0+Δ Px0) sin C+ (Py0+ Δ Py0) cos C] sin A+ (Tzc+Pz0+ Δ Pz0) cos A;ffA = A+ Δ A ;和Wc = C+AC?？刂破?26將工作臺712、744和固定裝置720平移了用于五個每ー個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系716、C軸724和A軸746，并因此補償偏差。一旦九個偏移已經(jīng)被控制器726平移了，則坐標(biāo)系716、C軸724和A軸746通過全局偏移被補償，該全局偏移針對CNC機床710的全部可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被執(zhí)行，則零件722可被CNC機床710機加工。在零件722已經(jīng)被CNC機床710機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖9示出了第九實施例的CNC機床810的一部分的局部視圖。CNC機床是五軸A在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床810。CNC機床810具有第一或A工作臺812，其安裝在第二或C工作臺844上。圖9中的實施例與圖4中的實施例不同之處在于，CNC機床是A在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺，而不是A在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺，用于工作臺的全局偏移補償將會相應(yīng)地不同，如以下所述。A工作臺812繞A軸(在824處示出)旋轉(zhuǎn)，C工作臺844繞C軸(在846處示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機床810的旋轉(zhuǎn)通過用于A工作臺812的箭頭828和用于C工作臺844的箭頭848示出。固定裝置820和零件822可組裝在A工作臺812上，如在814處示出的。坐標(biāo)系816與CNC機床810相關(guān)聯(lián)。主軸818可操作地連接到CNC機床810，且可針對CNC機床810補償，如下所述。主軸818沿坐標(biāo)系816的Z軸定向。切削刀具823被夾持在主軸818上，用于機加工零件822。主軸818可旋轉(zhuǎn)，從而切削刀具823的切削刃可從零件822去除材料。針對尺寸數(shù)據(jù)，被機加工的零件822被CMM(未示出)或儀器測量。主軸818、A工作臺812和C工作臺844可操作地連接到控制器826，以提供來自主軸818、A工作臺812和C工作臺844的輸入?？刂破?26還控制CNC機床810，包括Aエ作臺812和C工作臺844的旋轉(zhuǎn)位置。
固定裝置820被安裝到A工作臺812，且零件822被安裝在固定裝置820上。固定裝置820適于讓不同零件822被安裝到工作臺812。固定裝置820用于適應(yīng)在零件822上的各種支撐位點，從而不同零件822可以安裝在共用工作臺812上。A工作臺812、C工作臺844和固定裝置820可針對CNC機床810而被補償。用于CNC機床810的A工作臺812被構(gòu)造為接收固定裝置820。一個零件822被夾持在固定裝置820上且被安裝到機床工作臺812。固定裝置820包括多個定位器，所述定位器用于在固定裝置820上支撐零件822。在所示實施例中，存在至少ー個主定位器830、次定位器832和三個第三定位器834。零件822限定出定位器孔836、838，所述定位器對應(yīng)于多個定位器830-834中的ー些。但是，每個固定裝置820被設(shè)計為接收多個不同零件822。因此，零件822可僅限定出與固定裝置820上的多個定位器830-834中的ー些相對應(yīng)的定位器孔836、838。主定位器830通常具有相對應(yīng)的主定位器孔836，且次定位器832通常具有次定位器孔838。額外的定位器孔沒有示出，但可對應(yīng)于任意或全部第三定位器834。實際的零件822的位置可出于多種原因而沒有相對于固定裝置820和工作臺812和844正確地定位，這些原因包括碎屑、由固定裝置磨損導(dǎo)致的定位器扭曲、由于反復(fù)定位導(dǎo)致的零件定位器孔磨損、由于夾持壓カ和切削力導(dǎo)致的零件822的扭曲以及工作臺812、844和/或固定裝置820的漂移。與標(biāo)稱零件位置相比，實際的零件822位置可包括由于零件822和/或固定裝置820相對于坐標(biāo)系816的任意平面傾斜導(dǎo)致的任何線性偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。零件822的任何未對準(zhǔn)可導(dǎo)致零件822相對于CNC機床810移位或偏斜。由此，未對準(zhǔn)將導(dǎo)致CNC機床810在錯誤的位點在該零件822上進(jìn)行機加工。因此，坐標(biāo)系816、A軸824和C軸846必須在CNC機床810可機加工零件822之前針對零件822補償。按照實際的零件中心和定向電子地補償坐標(biāo)系816中心，以將零件822正確地定位到CNC機床810。為了限定坐標(biāo)系816、A軸824和C軸846,標(biāo)稱位置信息在控制器826中被輸入，包括標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px。，Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)㈧和標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)。CMM測量在CNC機床810上機加工的實際零件822的特征部的偏差，且該偏差通過使用軟件被轉(zhuǎn)換為偏移值。CNC機床810利用標(biāo)稱和偏移信息來通過實際的零件中心補償坐標(biāo)系816、A軸824和C軸846。一旦零件822被夾持在固定裝置820上，切削刀具823機加工多個特征部840 (僅一個被示出)和表面842。特征部840和表面842被CMM測量，以確定零件822的實際位置。特征部840和表面842每ー個在CNC機床810的關(guān)于A軸824和C軸846的多個旋轉(zhuǎn)位置處被機加工。在工作臺812和844旋轉(zhuǎn)時，坐標(biāo)系816隨零件中心行進(jìn)。對于五軸A在C的上旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床810來說，當(dāng)A和C處于零度時，工作臺812的旋轉(zhuǎn)軸A與坐標(biāo)系816的X軸對準(zhǔn)，工作臺844的旋轉(zhuǎn)軸C與坐標(biāo)系的Z軸對準(zhǔn)。因此，對于第一工作臺812的Y軸和Z軸來說，存在A旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移，對于第二工作臺844的X軸和Y軸來說，存在C旋轉(zhuǎn)偏移和線性偏移。另外，對于工作臺812和844還存在A和C旋轉(zhuǎn)偏移的組合。
對于五軸A在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床810來說，存在九個自由度的誤差，實際的零件822會從標(biāo)稱零件中心按照所述誤差偏移。A工作臺812誤差可沿Y方向被工作臺偏移(ATyA)補償，并沿Z方向被工作臺偏移(ATza)補償。C工作臺844誤差可沿X方向被工作臺偏移(ΛΤχ。)補償，并沿Y方向被工作臺偏移(ATy。)補償。固定裝置誤差可沿X方向被固定裝置偏移(ΛΡχο)補償、沿Y方向被固定裝置偏移(APytl)補償，并沿Z方向被固定裝置偏移(APztl)補償。最后，旋轉(zhuǎn)偏移包括關(guān)于A軸824的旋轉(zhuǎn)偏移(ΛΑ)和關(guān)于C軸846的旋轉(zhuǎn)偏移(AC)。需要注意，所有下標(biāo)是指關(guān)于A軸824和C軸846的旋轉(zhuǎn)取向，每個具體值是指在該旋轉(zhuǎn)取向下的值。由此，下標(biāo)O是指在零度旋轉(zhuǎn)A位置和C位置下的固定裝置偏移，下標(biāo)A是指用于A工作臺812的工作臺偏移，下標(biāo)C是指C工作臺844的エ作臺偏移。盡管對于零件822存在九個自由度的誤差，但是對于五軸機床，僅存在五個可控軸，在所述可控軸上坐標(biāo)系816可被調(diào)整以補償九個自由度的誤差。利用標(biāo)稱A工作臺中心(TxA, TyA, Tza)、標(biāo)稱C工作臺中心(Txc, Tyc, Tzc)、標(biāo)稱零件中心(Px0, Py0, Pz0)、標(biāo)稱A工作臺旋轉(zhuǎn)(A)、標(biāo)稱C工作臺旋轉(zhuǎn)(C)和相對應(yīng)的偏移，坐標(biāo)系816的原點在五個軸的每 個上平移。這通過以下方程組表示，所述方程組提供了用于CNC機床810的全局偏移補償，其中，Wx是X軸位置，Wy是Y軸位置，Wz是Z軸位置、Wa是A軸位置和Wc是C軸位置Wx= (Txc+Δ Txc) + (ΤχΑ+Ρχ0+Δ Px0) cos C+[ (TyA+ Δ TyA)+ (Py0+ Δ Py0) cos A+ (Pz0+ Δ Pz0) sin A] sin C ；Wy = (Tyc+ Δ Tyc) - (TxA+Px0+ Δ Px0) sin C+[ (TyA+Δ TyA)+ (Py0+Δ Py0) cos A+ (Pz0+ Δ Pz0) sin A] cos C ；Wz= (Tzc+TzA+ Δ TzA) - (Py0+ Δ Py0) sin A+ (Pz0+ Δ Pz0) cos A;Wa = A+Λ A;和Wc = C+AC0控制器826將工作臺812、844和固定裝置820平移了用于五個每ー個的偏移量，以調(diào)整坐標(biāo)系816、A軸824和C軸846，并因此補償偏差。一旦九個偏移已經(jīng)被控制器826平移了，則坐標(biāo)系816、A軸824和C軸846通過全局偏移被補償，該全局偏移針對CNC機床810的全部五個可控軸進(jìn)行補償。一旦全局偏移補償已經(jīng)被執(zhí)行，則零件822可被CNC機床810機加工。在零件822已經(jīng)被CNC機床810機加工之后，其可被CMM測量以檢驗準(zhǔn)確性。圖10示出了通過確定用于CNC機床10、310的全局偏移補償而通過圖I和4的CNC機床10、310將零件22、322正確地定位的方法。盡管在此僅描述了ー個四軸CNC機床10和一個五軸CNC機床310，但是對于所有四軸CNC機床110、210和五軸CNC機床410、510、610、710、810來說可以用類似的方式通過確定全局偏移補償來實現(xiàn)將零件122、222、422、522、622、722、822定位。全局偏移補償包括方程組，所述方程組提供用于CNC機床10、310的每個可控軸的偏移量。用于將零件22、322定位到CNC機床10、310的方法在圖10的50處示出。步驟52，零件22、322被安裝在工作臺12、312上。將零件22、322安裝到工作臺12、312可包括將零件22、322夾持到固定裝置20、320。步驟54，切削刀具23、323機加工零件22、322上的特征部40、340和表面42、342。CMM機(未示出)可測量零件22、322上的特征部，以確定實際的零件22、322的中心位置。步驟56，計算機用通過CMM測量的偏差來計算全局偏移。這包括計算實際的零件中心位置相對于標(biāo)稱零件中心位置的工作臺偏移、固定裝置偏移和旋轉(zhuǎn)偏移。對于五軸CNC機床310,將存在第一和第二工作臺偏移以及第一和第二旋轉(zhuǎn)偏移。步驟58，機床控制器26、326通過用于每個可控軸的全局偏移來平移工作臺12、312、344和固定裝置20、320。在CNC機床10、310中，對于四軸機床來說存在用于全局偏移補償?shù)乃膫€方程，對于五軸機床來說存在用于全局偏移補償?shù)奈鍌€方程。但是，對于零件22、322來說，就四軸CNC機床10而言存在六個自由度的誤差，就五軸CNC機床310而言存在九個自由度的誤差。因此，對于用于CNC機床10、310的每個可控軸平移所述偏移可包括，基于被測量的特征部40、340和表面42、342，控制器26、326將工作臺12、312、344和固定裝置20、320平移出用于CNC機床10、310的每個自由度的偏移。步驟60，控制器調(diào)整實際的零件中心位置。S卩，坐標(biāo)系16、316在用于CNC機床10、310的每個可控軸上平移，以便補償偏移，從而用于CNC機床10、310的坐標(biāo)系16、316和旋轉(zhuǎn)軸10、310被針對實際的零件中心進(jìn)行了補償。在此之后，CNC機床10、310做出的任何 運動補償零件22、322的偏移。如果用于任何自由度的偏移大于預(yù)定極限，則工作臺或固定裝置必須被通過維護(hù)過程手動地重新對準(zhǔn)，以在補償坐標(biāo)系16、316之前減小誤差。步驟62，在全局偏移補償已經(jīng)被應(yīng)用到CNC機床10、310以調(diào)整可控軸來補償零件22、322的偏移之后，則CNC機床10、310可繼續(xù)機加工零件。在多個零件已經(jīng)使用CNC機床10,310機加工之后，則零件可通過CMM測量，以確定它們是否被準(zhǔn)確地機加工(未示出)。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于將零件定位在CNC機床上的方法，包括 在用于CNC機床的工作臺上將零件夾持到固定裝置； 在零件上機加工出多個特征部和表面； 基于多個特征部和表面的位點數(shù)據(jù)計算用于固定裝置和工作臺的多個全局偏移；通過將固定裝置和工作臺平移對坐標(biāo)系的所述多個全局偏移每一個，在用于CNC機床的全局坐標(biāo)系上確定實際的零件位置； 針對用于CNC機床的每個可控軸的標(biāo)稱零件位置對實際的零件位置進(jìn)行補償；和基于被計算的用于CNC機床每個可控軸的偏移，利用全局偏移補償對控制器編程，以將每個可控軸調(diào)整到實際的零件位置。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定實際的零件位置還包括，按照用于機床的每個自由度的多個全局偏移每一個將固定裝置和工作臺平移到可控軸中的一個。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每一個將固定裝置和工作臺平移發(fā)生在零件已經(jīng)被夾持到固定裝置之后。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每一個將固定裝置和工作臺平移還包括 對于四軸B旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床， 基于工作臺偏移，將工作臺沿X方向和Z方向平移到X方向和Z方向的可控軸；基于固定裝置偏移，將固定裝置沿X方向、Y方向和Z方向平移到X方向、Y方向和Z方向的可控軸；和 基于工作臺偏移，將工作臺平移到B方向的可控軸。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每一個將固定裝置和工作臺平移還包括 對于四軸C旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床， 基于工作臺偏移，將工作臺沿X方向和Y方向平移到X方向和Y方向的可控軸；基于固定裝置偏移，將固定裝置沿X方向、Y方向和Z方向平移到X方向、Y方向和Z方向的可控軸；和 基于工作臺偏移，將工作臺平移到C方向的可控軸。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每一個將固定裝置和工作臺平移還包括 對于四軸A旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床， 基于工作臺偏移，將工作臺沿Y方向和Z方向平移到Y(jié)方向和Z方向的可控軸；基于固定裝置偏移，將固定裝置沿X方向、Y方向和Z方向平移到X方向、Y方向和Z方向的可控軸；和 基于工作臺偏移，將工作臺平移到A方向的可控軸。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每一個將固定裝置和工作臺平移還包括 對于五軸A在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床和五軸B在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床中的一種， 基于A工作臺偏移，將A工作臺沿Y方向和Z方向平移到Y(jié)方向和Z方向的可控軸；基于B工作臺偏移，將B工作臺沿X方向和Z方向平移到X方向和Z方向的可控軸；基于固定裝置偏移，將固定裝置沿X方向、Y方向和Z方向平移到X方向、Y方向和Z方向的可控軸； 基于A工作臺偏移，將A工作臺平移到A方向的可控軸；和 基于B工作臺偏移，將B工作臺平移到B方向的可控軸。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每ー個將固定裝置和工作臺平移還包括 對于五軸C在B上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床和五軸B在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床中的ー種， 基于B工作臺偏移，將B工作臺沿X方向和Z方向平移到X方向和Z方向的可控軸；基于C工作臺偏移，將C工作臺沿X方向和Y方向平移到X方向和Y方向的可控軸；基于固定裝置偏移，將固定裝置沿X方向、Y方向和Z方向平移到X方向、Y方向和Z方向的可控軸； 基于B工作臺偏移，將B工作臺平移到B方向的可控軸；和 基于C工作臺偏移，將C工作臺平移到C方向的可控軸。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，按照多個全局偏移每ー個將固定裝置和工作臺平移還包括 對于五軸A在C上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床和五軸C在A上的旋轉(zhuǎn)工作臺CNC機床中的ー種， 基于A工作臺偏移，將A工作臺沿Y方向和Z方向平移到Y(jié)方向和Z方向的可控軸；基于C工作臺偏移，將C工作臺沿X方向和Y方向平移到X方向和Y方向的可控軸；基于固定裝置偏移，將固定裝置沿X方向、Y方向和Z方向平移到X方向、Y方向和Z方向的可控軸； 基于A工作臺偏移，將A工作臺平移到A方向的可控軸；和 基于C工作臺偏移，將C工作臺平移到C方向的可控軸。
10.一種用于在四軸CNC機床上裝載零件的方法，該四軸CNC機床具有六個自由度，該方法包括 將固定裝置安裝在用于CNC機床的工作臺上； 將零件夾持到固定裝置； 在零件上機加工多個特征部和表面，利用被機加工的特征部和表面確定實際的零件中心位置； 計算實際的零件中心位置相對于標(biāo)稱零件中心位置的工作臺偏移、固定裝置偏移和旋轉(zhuǎn)軸偏移； 按照工作臺偏移、固定裝置偏移和旋轉(zhuǎn)軸偏移平移工作臺和固定裝置，以便針對用于CNC機床的四個軸每一個的坐標(biāo)系確定實際的零件中心相對于標(biāo)稱零件中心的位置；和基于被計算的用于六個自由度每ー個的偏移量，利用全局偏移補償對控制器編程，以將坐標(biāo)系在四個軸每一個上平移到實際的零件中心位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及對計算機數(shù)控機床的全局偏移補償，具體說涉及一種在CNC機床上偏移零件的方法，包括在用于CNC機床的工作臺上將零件夾持到固定裝置；和在零件上機加工出多個特征部和表面。基于多個特征部和表面的位點數(shù)據(jù)計算用于固定裝置和工作臺的多個全局偏移。通過將固定裝置和工作臺平移對坐標(biāo)系的所述多個全局偏移每一個，在用于CNC機床的全局坐標(biāo)系上確定實際的零件位置。針對用于CNC機床的每個可控軸的標(biāo)稱零件位置對實際的零件位置進(jìn)行補償；基于被計算的用于CNC機床每個可控軸的偏移，利用全局偏移補償對控制器編程，以將每個可控軸調(diào)整到實際的零件位置。
文檔編號G05B19/404GK102650865SQ201210043350
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者J.古, S.K.科金 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司