本發(fā)明涉及一種動態(tài)工件平面傾斜量測方法，尤其是涉及一種能夠動態(tài)地量測主軸負(fù)載信號，并依據(jù)該主軸負(fù)載信號與先前所建立的負(fù)載關(guān)系，對一加工機(jī)臺進(jìn)行一補(bǔ)償動作的方法。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前的機(jī)械加工中，加工機(jī)臺的平面精度甚為重要，但現(xiàn)有的檢測方式使用了千分表或激光干涉儀，并以人力方式于靜止的狀態(tài)下，進(jìn)行量測工件基準(zhǔn)面的動作，用于確認(rèn)工件表面加工后的精度。

但是上述的量測方式，仍充滿許多不準(zhǔn)確的因素，例如必須于停機(jī)狀態(tài)及憑借經(jīng)驗人力方能完成，基準(zhǔn)面的傾斜度或基轉(zhuǎn)面是否于精度內(nèi)均無法即時得知與補(bǔ)償，所以現(xiàn)有的平面精度量測的方式仍有改善的空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種動態(tài)工件平面傾斜量測方法，其適用于一加工機(jī)臺，該動態(tài)工件平面傾斜量測方法的步驟主要包含：

(1)依據(jù)該加工機(jī)臺的至少一加工條件與一對應(yīng)的主軸負(fù)載，以建立一負(fù)載關(guān)系；

(2)取得該加工機(jī)臺的一主軸負(fù)載信號；

(3)依據(jù)該負(fù)載關(guān)系與該主軸負(fù)載信號，取得一傾斜角度；以及

(4)依據(jù)該傾斜角度對該加工機(jī)臺進(jìn)行一補(bǔ)償。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的一種動態(tài)工件平面傾斜量測方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的傾斜角度、切削路徑與切削深度的幾何關(guān)系示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例的五軸機(jī)臺于未補(bǔ)償時的示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的五軸機(jī)臺于補(bǔ)償后的示意圖。

符號說明

s1～s4步驟

10搖擺軸

11旋轉(zhuǎn)臺

12工件

120基準(zhǔn)面

θ傾斜角度

具體實施方式

以下通過特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內(nèi)容，輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。

請配合參考圖1所示，本發(fā)明是一種動態(tài)工件平面傾斜量測方法，廣泛地適用于各型加工機(jī)臺平面傾斜的即時量測，此平面舉例為x-y軸平面。首先本發(fā)明一實施例于進(jìn)行量測之前，將一負(fù)載感測器，舉例是電流感測器裝設(shè)于一加工機(jī)臺的主軸或主軸驅(qū)動馬達(dá)上，此主軸舉例為z軸，而該感測器再電連接到該加工機(jī)的控制器，以感測主軸負(fù)載的變化并記錄，此主軸負(fù)載的變化舉例是主軸驅(qū)動馬達(dá)電流的變化，或是，該控制器本身即已具備了感測主軸負(fù)載變化并可供擷取的功能，本發(fā)明均可應(yīng)用于上述設(shè)備而無限制。

本發(fā)明一實施例的動態(tài)工件平面傾斜量測方法的步驟，舉例包含有：

步驟s1，依據(jù)加工機(jī)臺的至少一加工條件與一對應(yīng)的主軸負(fù)載，以建立一負(fù)載關(guān)系：首先在一已完成平面傾斜校正的加工機(jī)臺上，依據(jù)特定的加工作業(yè)，舉例針對某特定的工件與刀具，加工條件包括：切深或切削深度、主軸或刀具轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，先行對工件進(jìn)行多次切削，在刀具、切削行程或路徑、主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量固定下逐步增加切深，并記錄其對應(yīng)的主軸負(fù)載而得出如表一的負(fù)載關(guān)系，此負(fù)載關(guān)系將傳送至控制器儲存，主軸負(fù)載可能為一代表值或均值。除非工件材質(zhì)或其他足以影響主軸負(fù)載產(chǎn)生變化的條件改變，每一加工機(jī)臺的負(fù)載關(guān)系僅需建立一次即可。

表一，加工條件與主軸負(fù)載

步驟s2，取得該加工機(jī)臺的一主軸負(fù)載信號：當(dāng)一加工機(jī)臺的負(fù)載關(guān)系建立完成并儲存于控制器后，便可進(jìn)行例行的切削作業(yè)，此作業(yè)的加工條件舉例是接近或相同于該負(fù)載關(guān)系中所記載的條件，主軸的驅(qū)動馬達(dá)與控制器之間具有適當(dāng)?shù)碾娮咏涌谂c轉(zhuǎn)接板，以使馬動或主軸負(fù)載的變化信號傳遞到控制器。

當(dāng)主軸馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時，將產(chǎn)生一電流負(fù)載信號，此電流負(fù)載為一交流電負(fù)載信號，通過電子接口與轉(zhuǎn)接板，將交流電負(fù)載信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娯?fù)載信號，并傳遞至控制器供存取該直流電負(fù)載信號，依據(jù)該負(fù)載信號，以監(jiān)控主軸負(fù)載的變化。

控制器能夠依據(jù)主軸負(fù)載的信號，以判斷加工機(jī)臺對工件的加工動作。該主軸負(fù)載信號能夠被視為一主軸負(fù)載量，若此時的主軸負(fù)載信號落于一預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時，表示加工機(jī)臺目前平面傾斜程度合于容許范圍，實施上將不進(jìn)入下一步驟，但若超出范圍則將進(jìn)行步驟s3。

步驟s3，依據(jù)該負(fù)載關(guān)系與該主軸負(fù)載信號，求得一傾斜角度：舉例當(dāng)于工件上進(jìn)行切削時，是以一固定周期記錄切削路徑上主軸負(fù)載信號的變化。其中固定周期能夠為一設(shè)定值，例如若干毫秒檢查平面傾斜一次。

由開始切削到完成離開之間的主軸負(fù)載信號變化量若不同于一預(yù)定值時，則進(jìn)行一偏差量的計算。請參閱圖2所示。偏差量的計算公式如下：

θ＝tan^-1(l/p)

θ為傾斜角度(angleofdeviation)；p為切削路徑(cuttingpath)，單位為mm；l為切削深度(cuttingdepth)，單位為mm。

舉例而言，該傾斜角度的取樣方式為：

所謂負(fù)載滿足點(diǎn)為一當(dāng)主軸負(fù)載達(dá)到一預(yù)定值，例如轉(zhuǎn)速時稱之，而切削深度負(fù)載量則為當(dāng)?shù)毒咔邢鞴ぜ_(dá)到一預(yù)定值時稱之。

更進(jìn)一步說明，任意選取一切削路徑中的兩負(fù)載滿足點(diǎn)，分別為一第一點(diǎn)與一第二點(diǎn)，第一點(diǎn)為達(dá)到切削深度負(fù)載量的下一個點(diǎn)，且小于切削負(fù)載量的點(diǎn)，第二點(diǎn)為達(dá)到負(fù)載關(guān)系中一切削深度前一級距切深的主軸負(fù)載量的下一點(diǎn)，且小于前一級距切深主軸負(fù)載量的點(diǎn)，或同一個切削深度級距時，以切削路徑中最后一個最接近且小于第一點(diǎn)負(fù)載量的點(diǎn)，該點(diǎn)即為取樣點(diǎn)。第一點(diǎn)至第二點(diǎn)坐標(biāo)值的差即為切削路徑p，而此二點(diǎn)的對應(yīng)切深的差則為切削深度l。

當(dāng)取得二取樣點(diǎn)的坐標(biāo)值后，再利用上述的計算公式可得出一傾斜角度。舉例而言，在工件上進(jìn)行轉(zhuǎn)速3000，進(jìn)給量1000，深度4mm的切削并取二點(diǎn)負(fù)載滿足點(diǎn)，分別為a點(diǎn)(x軸位置-19.333，負(fù)載量35.56424)、b點(diǎn)(x軸位置-60.733，負(fù)載量35.36833)，由表一中換算a點(diǎn)負(fù)載35.56424落在切深3mm～4mm之間，依比例關(guān)系換算(a點(diǎn)負(fù)載量-切深3mm負(fù)載量)/(切深4mm負(fù)載量-切深3mm負(fù)載量)，(35.56424-35.42784)/(35.59341-35.42784)＝0.828321，對應(yīng)到的實際切深則為(3+0.82831)，即3.823821mm，而b點(diǎn)負(fù)載35.36833落在切深2mm～3mm之間，比例換算(b點(diǎn)負(fù)載量-切深2mm負(fù)載量)/(切深3mm負(fù)載量-切深2mm負(fù)載量)，(35.36833-35.07572)/(35.42784-35.07572)＝0.830995，對應(yīng)到的實際切深則為(2+0.830995)，即2.830995mm，再依上述偏差量公式可求出傾斜角度為1.373764°：

tan^-1[|(3.823821-2.830995)|/(|-19.333-(-60.733)|)]＝1.373764°。

步驟s4，依據(jù)該傾斜角度對該加工機(jī)臺進(jìn)行補(bǔ)償：于一切削路徑，判斷傾斜角度是哪一軸所引起，并進(jìn)行該軸的補(bǔ)償，控制器能夠于進(jìn)行補(bǔ)償之前或當(dāng)中發(fā)出一警示信號，該警示信號為一亮光、一警示音或一文字信息?？刂破饕罁?jù)該傾斜角度，而使加工機(jī)臺進(jìn)行一補(bǔ)償動作。

舉例而言，若加工機(jī)臺為三軸機(jī)臺，該三軸為x軸、y軸與z軸，并于x軸進(jìn)行上述非成型區(qū)域的切削。

舉例若于切削時，偵測到傾斜角度為1°，即上述的θ為1°，并且進(jìn)行一傾斜高度換算，即上述的切削深度，所以傾斜高度為tan1°＝0.0174。

如上所述，若得出傾斜高度，可將原有加工坐標(biāo)值加上傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，即得得出新的加工坐標(biāo)值。其坐標(biāo)值表示如下：

xnew＝xold+xtitle_cmp(0)

ynew＝y(tǒng)old+ytitle_cmp(0)

znew＝zold+ztitle_cmp(0.0174)

其中xnew為x軸的新的加工坐標(biāo)值；xold為x軸的原有的加工坐標(biāo)值；xtitle_cmp(0)為x軸的傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，于此假設(shè)該傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值為0，即不補(bǔ)償x軸向的傾斜。

同理ynew為y軸的新的加工坐標(biāo)值；yold為y軸的原有的加工坐標(biāo)值；ytitle_cmp(0)為y軸的傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，于此假設(shè)該傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值為0，即不補(bǔ)償y軸向的傾斜。

而znew為z軸的新的加工坐標(biāo)值；zold為z軸的原有的加工坐標(biāo)值；ztitle_cmp(0.0174)為z軸的傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，于此假設(shè)該切斜補(bǔ)償坐標(biāo)值為0.0174，即補(bǔ)償z軸向的傾斜。

若加工機(jī)臺為三軸的機(jī)臺，當(dāng)偵測到傾斜時，能夠即時動態(tài)地對z軸進(jìn)行補(bǔ)償，通常是通過修正z軸坐標(biāo)值或其高度以進(jìn)行平面傾斜的補(bǔ)償，但并不以此為限。

請配合參考圖3與圖4所示，若加工機(jī)臺為五軸的機(jī)臺時，該機(jī)臺具有一旋轉(zhuǎn)臺11(其旋轉(zhuǎn)軸向上，未繪出)與一搖擺臺(未標(biāo)號，其搖擺軸標(biāo)號為10)。旋轉(zhuǎn)臺11設(shè)于搖擺臺之上。工件12則置于旋轉(zhuǎn)臺11之上，工件頂部具有一基準(zhǔn)面120。

舉例而言，加工機(jī)臺的五軸分別為x軸、y軸、z軸、b軸與c軸，b軸為搖擺軸，c軸為旋轉(zhuǎn)軸，并于x軸進(jìn)行上述非成型區(qū)域的切削。

對x軸進(jìn)行切削時，偵測到傾斜角度為1°。如上所述，可將原有加工坐標(biāo)值加上傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，即得得出新的加工坐標(biāo)值。其坐標(biāo)值表示如下：

xnew＝xold+xtitle_cmp(0)

ynew＝y(tǒng)old+ytitle_cmp(0)

znew＝zold+ztitle_cmp(0)

bnew＝bold+btitle_cmp(1)

cnew＝cold+ctitle_cmp(0)

如同前例所述，均不補(bǔ)償x軸向、y軸向與z軸向的傾斜。

bnew為b軸的新的加工坐標(biāo)值；bold為b軸的原有的加工坐標(biāo)值；btitle_cmp(1)為b軸的傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，于此假設(shè)該傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值為1，即補(bǔ)償b軸向的傾斜。

而cnew為c軸的新的加工坐標(biāo)值；cold為c軸的原有的加工坐標(biāo)值；ctitle_cmp(0)為c軸的傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，于此假設(shè)該傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值為0，即不補(bǔ)償c軸向的傾斜。

加工機(jī)臺若為五軸機(jī)臺時，當(dāng)偵測到傾斜時，能夠?qū)軸進(jìn)行補(bǔ)償，或者使用搖擺軸10、旋轉(zhuǎn)軸11或搖擺軸10與旋轉(zhuǎn)軸11的組合進(jìn)行一傾斜角度的補(bǔ)償。

綜合上述，本發(fā)明先對工件進(jìn)行一切削動作，用于取得一主軸負(fù)載信號，該主軸負(fù)載信號能夠進(jìn)一步得出一傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值，而使加工機(jī)臺能夠依據(jù)該傾斜補(bǔ)償坐標(biāo)值進(jìn)行一補(bǔ)償動作。由于主軸負(fù)載信號可即時取得，當(dāng)主軸開始動作時，主軸負(fù)載信號立即傳送至控制器，所以加工機(jī)臺能夠即時做出補(bǔ)償動作，用于提升工件的加工精度。

以上所述的具體實施例，僅用于例釋本發(fā)明的特點(diǎn)及功效，而非用于限定本發(fā)明的可實施范疇，在未脫離本發(fā)明上揭的精神與技術(shù)范疇下，任何運(yùn)用本發(fā)明所揭示內(nèi)容而完成的等效改變及修飾，均仍應(yīng)為附上的權(quán)利要求所涵蓋。