專利名稱：五軸機(jī)床中用于斜向加工的位置保證系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種五軸機(jī)床的位置保證系統(tǒng)，特別涉及這樣一種系統(tǒng)，當(dāng)在五軸機(jī)床，例如設(shè)有樞轉(zhuǎn)主軸箱的橋式機(jī)床上加工工件上的i吼時(shí)，可以補(bǔ)償A-軸、主軸箱的樞轉(zhuǎn)軸上的誤差，以及用于分度工作臺(tái)的C-軸上的誤差。
背景技術(shù)：
橋式機(jī)床在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是一種典型的五軸機(jī)床。橋式機(jī)床包括一個(gè)位于橫梁上的主軸箱，以及除了 X-軸、Y-軸、Z-軸之外的用于樞轉(zhuǎn)主軸箱的A-軸 和用于分度工作臺(tái)的C-軸。這種橋式機(jī)床的例子己經(jīng)在林登公開號(hào)為2004-34168的日本專利上披露。五軸機(jī)床，包括橋式機(jī)床，已經(jīng)方便地應(yīng)用于自由 表面的加工，其代表是螺槳的加工。在模具的增值加工中，例如說(shuō)，在自由表面上的成型加工具有最高的優(yōu)先 性，因此需要主軸的高速旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)的高淑艮蹤。為了滿足需求，已經(jīng)實(shí) 現(xiàn)了用五軸機(jī)床進(jìn)行更加高速和高精度成型加工。這段日子，制造工業(yè)的周邊環(huán)境變化非常巨大，對(duì)于縮短機(jī)械加工產(chǎn)品的 生產(chǎn)時(shí)間的要求日益嚴(yán)格。同樣對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，對(duì)于能更好地執(zhí)行工藝密集的 組合加工的五軸機(jī)床的需求也更為強(qiáng)烈。這種需求帶來(lái)了高速、高精度加工方 面的巨大改進(jìn)，正如前面所述那樣。在另一方面，舊式的加工操作在實(shí)際生產(chǎn) 中并行存在，因此這種不平衡正在成為問題。例如說(shuō)，在加工模制生產(chǎn)大型樹脂產(chǎn)品的模具，比如汽車的儀器面板或者 保險(xiǎn)桿時(shí)，除了先進(jìn)的成動(dòng)B工外，還有很多加工操作并不是成型加工所必需 的，如對(duì)用于插入擠壓銷的孔的加工、y襯卩腔的加工以及根切成型加工等等。即使在已經(jīng)完善地建立高速加工的今天，加工操作決不是高速和高精度加 工，如對(duì)于擠壓銷孔的加工，現(xiàn)在是通過熟練工人以勞動(dòng)密集的方式來(lái)實(shí)際操 作的。這是因?yàn)橐粋€(gè)模具中有大量的擠壓銷孔，而各W肖孔的傾角和方向都不 同。在用五軸機(jī)床加工擠壓銷孔時(shí)，需要樞轉(zhuǎn)主軸來(lái)保證孔的傾角，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)保證孔的方向。然而，這種加工不可避免地包括由于主軸箱的重量而帶來(lái) 的主軸箱傾角上的誤差，或者工作臺(tái)在旋轉(zhuǎn)角度上的機(jī)械誤差。因此，傳統(tǒng)的 五軸IW并不適合加工擠壓銷孔。因此，熟練工人的高勞動(dòng)強(qiáng)度的斜向鉆孔操 作在實(shí)際生產(chǎn)中與五軸豐膽的成型加工是分開的。實(shí)際上，在斜向鉆擠壓銷孔時(shí)，熟練工人對(duì)于每個(gè)孔都執(zhí)行手工調(diào)整和鉆 孔。大部分的操作時(shí)間花在調(diào)整工作上，而只有一小段時(shí)間花在實(shí)際的鉆孔操作上。因此，目前還不能在現(xiàn)有的tw上完全實(shí)現(xiàn)高速和高精度的加工。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于提供一個(gè)用于在五軸機(jī)床上進(jìn)行斜向加工的 位置保證系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的，問題，并且，基于待加工斜孔的傾角和方向，在初始加工 Lt前，執(zhí)行對(duì)主軸箱(spindle head)樞轉(zhuǎn)角的誤差和 工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角誤差的測(cè)量，在加工孔時(shí)，自動(dòng)修正主軸箱的樞轉(zhuǎn)角和工作臺(tái)的 旋轉(zhuǎn)角，因此，可以在加工過程中確保主軸箱的位置和工作臺(tái)的位置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一個(gè)用于修正由重力影響而產(chǎn)生的誤差 以及機(jī)械誤差的位置保證系統(tǒng)，在一個(gè)五軸機(jī)床中，除了X-軸、Y-軸、Z-軸外， 還有一個(gè)用于樞轉(zhuǎn)主軸箱的A-軸和一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的C-軸，從而確保主 軸箱払斜向加工工件上的斜孔時(shí)的位置。所述系統(tǒng)包括 一個(gè)用于測(cè)量位移角 (displacement angle)的A-軸校正裝置，位移角是在主軸箱被樞轉(zhuǎn)到與工件上 待加工的斜孔的傾角一致時(shí)主軸箱繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角的目標(biāo)值和測(cè)量值之間的誤 差，以這樣一種方式來(lái)修正A-軸的樞轉(zhuǎn)角，使得以修正的樞轉(zhuǎn)角來(lái)柳慮時(shí)位移 角落入允許的范圍內(nèi)，在初始加工工件之前，通過執(zhí)行基于包括待加工的斜孔 的傾角和方向在內(nèi)的形狀數(shù)據(jù)的預(yù)先編好的測(cè)量程序來(lái)執(zhí)行對(duì)所有待加工的斜 孔的位移角的測(cè)量； 一個(gè)用于存儲(chǔ)待加工的每^M4孔的已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn) 角的修正 存儲(chǔ)裝置； 一個(gè)A-軸控制裝置，用于讀取NC設(shè)Ml行工件的加 工禾聘時(shí)^^f孔的已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角，并指示在樹于斜孔的斜向加工 時(shí)用已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角來(lái)樞轉(zhuǎn)主軸箱。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，位置保證系統(tǒng)進(jìn)一步包括 一個(gè)用于 測(cè)量位移角的C-軸校正裝置，位移角是在工作臺(tái)被旋轉(zhuǎn)到與工件中待加工的斜 孔的方向一致時(shí)工作臺(tái)繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角的控制值和測(cè)量值之間的誤差，以這樣 一種方式來(lái)修正繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角，使得以修正的旋轉(zhuǎn)角來(lái)觀糧時(shí)位移角落入允前端側(cè)切入部和從顯影輥的旋轉(zhuǎn)方向看在后端側(cè)形成的后端側(cè)切入角度 02的后端側(cè)切入部，通過形成有多個(gè)01<92的關(guān)系成立的槽部的顯影輥， 使非磁性單成分調(diào)色劑顯影。本發(fā)明的圖像形成裝置，其特征在于，釆用顯影裝置，所述顯影裝置具有從顯影輥的旋轉(zhuǎn)方向看在前端側(cè)形成的前端側(cè)切入角度ei的前端側(cè) 切入部和從顯影輥的旋轉(zhuǎn)方向看在后端側(cè)形成的后端側(cè)切入角度e2的后 端側(cè)切入部，通過顯影輥和供給輥使非磁性單成分調(diào)色劑顯影，所述顯影 輥形成有多個(gè)ei〉e2的關(guān)系成立的槽部，所述供給輥在夾持部相對(duì)該顯 影輥的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行同向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向該顯影輥供給調(diào)色劑。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)顯影裝置及采用了該顯影裝置的圖像形成裝 置，其能夠防止由于重調(diào)性能降低而使調(diào)色劑的帶電過高，且能夠防止在 顯影輥和感光體之間的飛翔性下降及顯影特性的變化等引起的不良情況 的產(chǎn)生。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)顯影裝置及采用了該顯影裝置的圖像形 成裝置，其能夠防止由于調(diào)色劑的帶電不良而導(dǎo)致感光過度變多且浪費(fèi)地 消耗的調(diào)色劑增多。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置100的截面的圖；圖2是表示以釆用了本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置的串列型為例的圖像形成裝置的整體結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3是將本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置100的顯影輥107附近拔出表示的圖；圖4是示意性表示在本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置100中采用的顯影輥 107的表面形成的槽的圖；圖5是將本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置100中采用的顯影輥107表面的 截面放大而示意性表示的圖，是圖3的A的截面示意圖(顯影輥表面的槽 形狀)；圖6是示意性表示本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置100中釆用的顯影輥 107和限制片109的接觸部(圖3的B部分)截面的圖；圖7是示意性表示本發(fā)明實(shí)施方式的顯影裝置100中采用的顯影輥 107和供給輥105的接觸部(圖3的C部分)截面的圖；收容的調(diào)色劑113的上面114之間形成有以調(diào)色劑113的安息角以上的傾 斜角度向調(diào)色劑的上面114傾斜的調(diào)色劑引導(dǎo)面129而作為殼體103的一 部分。調(diào)色劑引導(dǎo)面129具有將被限制片109從顯影輥107的周面刮掉的 調(diào)色劑U3向調(diào)色劑收容部101側(cè)導(dǎo)入的功能。由限制片109從顯影輥107的周面上刮掉的調(diào)色劑113不一定需要由 調(diào)色劑引導(dǎo)面129向調(diào)色劑收容部101引導(dǎo)，也可以使刮掉的調(diào)色劑113 直接落入調(diào)色劑收容部101內(nèi)。這樣，在限制片109抵接顯影輥107周面 的部位127的下方形成有用于將被限制片109從顯影輥107的周面刮掉的 調(diào)色劑113導(dǎo)向調(diào)色劑收容部101的調(diào)色劑引導(dǎo)空間部131。在調(diào)色劑收容部101的上方設(shè)有調(diào)色劑引導(dǎo)部件133。該調(diào)色劑引導(dǎo) 部件133具備刮板135,其設(shè)置在離開供給輥105的一側(cè)的端部134， 形成為用于刮掉由攪拌翅板123輸送來(lái)的調(diào)色劑113的銳角；平坦輸送部 137，其比該刮板135更靠供給輥105偵lj，上面?zhèn)纫哉{(diào)色劑113的安息角 以上的角度傾斜并且形成為平面；彎曲部141，其在該平坦輸送部137的 下游側(cè)形成，上面?zhèn)葟澢纬砂记?；抵接?43，其在該彎曲部141的 下游側(cè)以在供給輥105的周面上設(shè)定的適宜的線壓接觸。包括上述平坦輸 送部137、上述彎曲部141及上述抵接部143的調(diào)色劑引導(dǎo)部件133的表 面粗糙度，形成為小于調(diào)色劑平均粒徑。另外，由于上述抵接部143的存在，從而能夠防止如下情況供給輥 105的下面?zhèn)雀街恼{(diào)色劑113因重力而落下，導(dǎo)致可向顯影輥供給的調(diào) 色劑的量減少，使圖像濃度降低。另外，彎曲部M1和供給輥105的周面 之間形成有截面楔形地變窄的調(diào)色劑的臨時(shí)存留部139。在此，截面是楔 形意味著，入口側(cè)相對(duì)大些，隨著向調(diào)色劑的前進(jìn)方向而變窄，而且在楔 部的前端側(cè)充分地窄到調(diào)色劑不能自然滑落的程度。在具有這種形狀的調(diào)色劑引導(dǎo)部件133中，在由攪拌翅板123輸送的 調(diào)色劑113被刮板135刮掉后，調(diào)色劑113沿平坦輸送部137在其整個(gè)寬 度方向及在其傾斜方向的任意地點(diǎn)以均勻的速度重力落下，暫時(shí)儲(chǔ)存在調(diào) 色劑的臨時(shí)存儲(chǔ)部139內(nèi)。在楔形地變窄的調(diào)色劑臨時(shí)存儲(chǔ)部139內(nèi)，隨 著調(diào)色劑113向狹窄的區(qū)域內(nèi)行進(jìn)，相對(duì)供給輥105的周面的壓接力逐漸 增加，因此，供給輥105的周面被擠壓上調(diào)色劑113，從而該周面上容易確地執(zhí)行斜向加工。因此，在圖1所示的橋力膽上設(shè)置了根據(jù)本發(fā)明所示的位置保證系統(tǒng)， 它能保證執(zhí)行斜向加工時(shí)主軸箱和工作臺(tái)的位置，并消除由于重力和機(jī)械誤差所引起的主軸箱10樞轉(zhuǎn)角度上和工作臺(tái)12旋轉(zhuǎn)角度上所產(chǎn)生的誤差。圖5是根據(jù)本發(fā)明所述的位置保證系統(tǒng)的方框圖。在圖5中，附圖標(biāo)記30表示CAN/CAM機(jī)，附圖標(biāo)記40表示CNC設(shè)備。 CAD/CAM機(jī)30和CNC設(shè)備40 MM信裝置，比如串行通信器或者LAN連 接。CAD/CAM機(jī)30包括一個(gè)CAD數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元31 ，其用于準(zhǔn)備待加工的 工件設(shè)計(jì)時(shí)的CAD數(shù)據(jù)，在本實(shí)施例中為大型模具； 一個(gè)加工程序準(zhǔn)備單元 32，其用于準(zhǔn)備一個(gè)加工銷孔的加工禾將，該禾將基于包含在CAD數(shù)據(jù)中的 銷孔參考點(diǎn)的位置、傾角、方向、形狀等 ; —個(gè)測(cè)fil呈雜備單元33，其 用于準(zhǔn)備一個(gè)執(zhí)行校正工作的測(cè)量程序，以便在CAD數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上獲得在修 正主軸箱10的樞轉(zhuǎn)角或者工作臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)角時(shí)所需要的數(shù)據(jù)。CNC設(shè)備40為一個(gè)CNC設(shè)備，育灘對(duì)X-軸、Y-軸、Z-軸、A-軸和C-軸 進(jìn)行五軸同步控制，其基本上包括一^f俞A/ll出單元42， 一個(gè)運(yùn)算控制單元 43， 一個(gè)存儲(chǔ)單元44， 一個(gè)X-軸控制單元45， 一個(gè)Y-軸控制單元46， 一個(gè)Z-軸控制單元47， 一個(gè)A-軸控制單元48和一個(gè)C-軸控制單元49。運(yùn)算控制單元43，除了執(zhí)行加工禾辨外，還執(zhí)行用戶定制模式下的領(lǐng)憧程 序。在執(zhí)斗豫些禾聘時(shí)，X-軸控制單元45， Y-軸控制單元46， Z-軸控制單元47, A-軸控制單元48和C-軸控制單元49對(duì)各個(gè)軸發(fā)出指令，這些指令分別輸出到 X-軸伺服電機(jī)50、 Y-軸伺服電機(jī)51、 Z-軸伺服電機(jī)52、 A-軸伺服電機(jī)53、 C-軸伺服電機(jī)54。各個(gè)軸的實(shí)際健由位置傳麟55、 56、 57、 58、 59偵測(cè)， 同時(shí)這些傳感信號(hào)被反饋到CNC設(shè)備40中。在執(zhí)行測(cè)獻(xiàn)辨來(lái)實(shí)施校正時(shí)，把接觸式探頭60安裝到主軸箱10的前端。 校正儀62安裝在工作臺(tái)12的預(yù)定位置處。校正儀62是一種量規(guī)，用于測(cè)量 主軸箱樞轉(zhuǎn)時(shí)樞轉(zhuǎn)角的誤差。 一對(duì)校正儀64a、 64b同樣安裝在工作臺(tái)上相對(duì) 于工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱的位置上。校正儀62是一個(gè)具有高球度的球形量規(guī)，而 校正儀64a、 64b為柱形量規(guī)。接觸式探頭60上有一個(gè)終端61 ，當(dāng)終端61與校正儀62、 64a或64b接觸如上所述，在色粉匣盒5從圖像形成部的主體23a脫離時(shí)，色粉 匣盒5可在色粉不溢出的情況下脫離。同樣防止粘接在廢棄色粉排出 部49上的廢棄色粉58落下。第二實(shí)施例圖22A和22B是從不同方向看到的第二實(shí)施例的往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮擋件 76的透^L圖。第二實(shí)施例的色粉匣盒5不同于第一實(shí)施例之處在于使用圖22A 和22B所示的往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮擋件76。類似于第一實(shí)施例的元件被給出相 同的參考標(biāo)號(hào)，并且省略其描述。{廢棄色粉的輸送}圖23A和23B表示往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮擋件76的操作。參考圖23A和23B, 往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮擋件76 :故滑動(dòng)接收在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)遮擋件43內(nèi)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮 擋件76包括內(nèi)部空間72和位于往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮擋件76上部?jī)?nèi)的廢棄色粉 接收開口 71 (第三開口 )。圖24A-24D表示在主體23a的廢棄色粉排出部49和色粉匣盒5的 廢棄色粉腔室32之間輸送的廢棄色粉58。將參考圖23A-23B和 24A-24D描述廢棄色粉58的輸送。色粉匣盒5 (圖8 )附接在主體23a上(圖6 ),并且接著桿51在 H方向上轉(zhuǎn)動(dòng)以便將色粉匣盒鎖定在主體23a上，使得圖像形成部23K 的廢棄色粉排出部49的廢棄色粉排出開口 59與形成在色粉匣盒5的 圓筒42內(nèi)的廢棄色粉接收開口 50對(duì)準(zhǔn)。因此，廢棄色粉58經(jīng)由形成 在廢棄色粉排出部49內(nèi)的廢棄色粉排出開口 59、形成在遮擋件61內(nèi) 的廢棄色粉排出開口 62以及形成在圓筒42內(nèi)的廢棄色粉接收開口 50 排出到色粉匣盒5的廢棄色粉腔室32內(nèi)。某些廢棄色粉58會(huì)保留在 廢棄色粉排出開口 62和廢棄色粉接收開口 46附近。在某些廢棄色粉58保留在廢棄色粉排出開口 62和廢棄色粉接收 開口 46附近時(shí)，如果桿51在與A方向相反的方向上從圖19B位置轉(zhuǎn) 動(dòng)到圖19A位置時(shí)，色粉排出開口 41和遮擋件61轉(zhuǎn)動(dòng)，以便閉合廢 棄色粉排出開口 59和廢棄色粉接收開口 50,如圖24B所示。保留在廢 棄色粉接收開口 46和廢棄色粉排出開口 62附近的廢棄色粉58如圖 24B所示被向上挖起。在圖23B所示的色豐分匣盒5從主體23a脫離時(shí)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)遮擋件在允許的范圍內(nèi)，則又重復(fù)測(cè)量程序。當(dāng)位移角e在重復(fù)測(cè)量之后已經(jīng)落入了允許的范圍內(nèi)時(shí)，在步驟S6中把 已經(jīng)修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角ei存在存儲(chǔ)單元44中。對(duì)下一^^孔A2執(zhí)行相同的測(cè)量和校正禾將。因此，主軸箱10以與斜孔 A2的傾角62相同的角度圍繞A-軸樞轉(zhuǎn)，觀糧校正儀62的中/C^置。重復(fù)測(cè) 量禾歸直到位移角s落入允許的范圍內(nèi)，把已經(jīng)修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角存在存 儲(chǔ)單元44中。對(duì)于其它所有的斜孔執(zhí)行同樣的程序。圖9是一個(gè)顯示測(cè)獻(xiàn)呈序逝呈的，將流程圖，該測(cè)量，Mim行校正，M/宇來(lái) 確定工作臺(tái)12旋轉(zhuǎn)時(shí)繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角的修正量。圖10A到10C圖示了在測(cè)量過程中工作臺(tái)10位置的變化。圖IOA顯示了工作臺(tái)12的初始位置(繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角岣。)。在工作臺(tái)12 上相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心O為180。對(duì)稱的P、 Q點(diǎn)上安裝了校正儀64a、 64b。起始的步驟S10到S13用來(lái)確定工作臺(tái)12旋轉(zhuǎn)中心O的位置。特別地， 在步驟S10和Sll中，測(cè)量點(diǎn)P在工作臺(tái)12初始位置上的位置(繞C-軸的旋 轉(zhuǎn)角=0°)。在測(cè)量時(shí)，執(zhí)行一個(gè)用接觸式探頭60來(lái)觀糧齡校正儀64a在點(diǎn)P 處、校正儀64b在點(diǎn)Q處的孔中心的自動(dòng)對(duì)中(從兩對(duì)角方向靠近)宏程序，從 而確定在繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角為0度時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)值。在步驟S12和S13中，工作臺(tái)12旋轉(zhuǎn)180度，由此確定點(diǎn)P'的坐標(biāo)值(圖 10B)。工作臺(tái)12旋轉(zhuǎn)中心O的位置與點(diǎn)P和P的連線的中點(diǎn)重合(步驟S14)。接下來(lái)，設(shè)置工作臺(tái)12繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角的值使其與模具斜孔的方向(p重 合(步驟S15)。首先設(shè)置旋轉(zhuǎn)角為第一^I狩LA1的方向(pl。之后，工作臺(tái)12定位在圖10A所示的初始位置處(步驟S16)。接著，工作臺(tái)12開始旋轉(zhuǎn)直到繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角達(dá)到第一^^孔Al的方 向cpl (步驟S17)。在步驟S18中，執(zhí)行自動(dòng)對(duì)中宏程序來(lái)測(cè)量位于工作臺(tái)12 上點(diǎn)P、 Q處的校正儀64a、 64b的位置(圖10C)。一旦知道校正儀64a、 64b的坐標(biāo)值，就可以計(jì)算實(shí)際旋轉(zhuǎn)角(p'l 。在接下來(lái)的步驟S19中，根據(jù)理論旋轉(zhuǎn)角(pl和實(shí)際旋轉(zhuǎn)角(P'l的差值來(lái) 確定繞C-軸的位移角S。然后比l^位移角S和公差p，以確定位移角是否在允 許的范圍內(nèi)，即不超過公差P的值(步驟S20)。如果位移角5在允許的范圍 內(nèi)，貝U把繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角(pl存在存儲(chǔ)單元44中涉驟S21)，程序由步驟22返回步驟15以進(jìn)行下一個(gè)斜孔的測(cè)量，然而，若位移角5不在允許的范圍內(nèi)， 貝訴Mi^轉(zhuǎn)入步驟S23。在步驟S23中，其值已經(jīng)設(shè)為(pl的繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角的 目標(biāo)值，用位移角修正為cpl-5。然后程序返回步驟S16，在工作臺(tái)12返回初 始位置后，用繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角"cpl-5"來(lái)重復(fù)步驟S16到S23的測(cè)穀呈序。重復(fù) 執(zhí)行測(cè)量和校正禾歸，直到重新觀懂的位移角5落入允許的范圍。當(dāng)位移角S已經(jīng)落入允許的范圍時(shí)，在步驟S21中把修正的繞C-軸的旋 轉(zhuǎn)角(pl存入存儲(chǔ)單元44。對(duì)下一^h^孔A2執(zhí)行相同的測(cè)量和艦禾聘。因此，工作臺(tái)12繞C-軸 旋轉(zhuǎn)以符合斜孔A2的方向(p2，測(cè)量校正儀64a、 64b的位置，在位移角5落 入允許的范圍內(nèi)時(shí)，把修正的繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角cp2存入存儲(chǔ)單元44。對(duì)所有其 它的斜孔執(zhí)行相同的程序。在孔的初始化加工之前，按照前面所述的方式，對(duì)于模具20中的所有待 加工的斜孔A1到An，測(cè)量使各自的位移角在允許范圍內(nèi)的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角 和繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角并存入存儲(chǔ)單元44。下面對(duì)在CNC設(shè)備40中M^行加工禾歸艦行斜向加工作一個(gè)描述， 以對(duì)模具20中用于插入擠壓銷的孔A1至An的鉆孔情況來(lái)舉例說(shuō)明。如前所述，通過執(zhí)行測(cè)量程序，在加工之前就已經(jīng)知道，主軸箱10以什 么樣的樞轉(zhuǎn)角繞A-軸樞轉(zhuǎn)才能使主軸箱10 ax精確符^^M吼的傾角e要 求的傾斜位置，工作臺(tái)12以什么樣的旋轉(zhuǎn)角繞C-軸旋轉(zhuǎn)才能使主軸箱10精確 符^^孔的方向cp。因此， 一旦進(jìn)入實(shí)際加工，CNC設(shè)備40按照需要讀出所有斜孔Al至An 的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角9和繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角cp數(shù)據(jù)，在對(duì)齡 LiS行鉆 L時(shí)，用 已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角和己修正的繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角來(lái)指示A-軸控制單元48 和C-軸控制單元49，而不是用觀糧程序中所指示的繞A-軸的角和繞C-軸的 角。這樣，在主軸箱10、立柱2和橫梁6因重力而產(chǎn)生的偏差以及工作臺(tái)12 上的機(jī)械誤差得到補(bǔ)償時(shí)，精確斜向鉆 L就可以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的位置保證系統(tǒng)使得斜向加工成為可能，該斜向加工與傳統(tǒng)的斜向 加工方法完全不同，在傳統(tǒng)斜向加工方法中，熟練工人在手動(dòng)調(diào)整每個(gè)孔使其 與孔的傾角和方向要求一lfct后，對(duì)斜 LS行鉆孔。因此，本系統(tǒng)就有可能通 過執(zhí)行基于CAD數(shù)據(jù)的預(yù)先編好的測(cè)量超序和加工程序來(lái)對(duì)工件中的所有待加工的斜孑lit行嚴(yán)格意義上的NC控制的、高精度的自動(dòng)加工。因此，高效的斜向鉆孔，由于充分利用了五軸機(jī)床的高速性而成為可能。尤其當(dāng)工件為大型 模具時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)工件加工效率的顯著提高。對(duì)于余狩L，比如圖3所示的銷孔的加工，可以應(yīng)用各種加工方法。按照時(shí) 間順序來(lái)說(shuō)，這樣的例子包括，用立銑床來(lái)锪孔，用鉆頭來(lái)加工導(dǎo)引孔，用槍 孔鉆來(lái)鏜孔，用絲錐來(lái)車螺紋，等等。當(dāng)然，本申請(qǐng)的位置保證系統(tǒng)可以適用 于這些加工方法的任意一個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種位置保證系統(tǒng)，用于校正由重力引起的誤差和機(jī)械誤差，在五軸機(jī)床中，除了X-軸、Y-軸、Z-軸外，還有用于樞轉(zhuǎn)主軸箱的A-軸和用于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的C-軸，從而確保斜向加工工件上的斜孔時(shí)主軸箱的位置，所述系統(tǒng)包括用于測(cè)量位移角的A-軸校正裝置，位移角是在主軸箱被樞轉(zhuǎn)到與工件上待加工的斜孔的傾角一致時(shí)主軸箱繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角的目標(biāo)值和測(cè)量值之間的誤差，以這樣一種方式來(lái)修正繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角，使得以修正的樞轉(zhuǎn)角作為控制值來(lái)測(cè)量時(shí)位移角落入允許的范圍內(nèi)，在初始加工工件之前，通過執(zhí)行基于包括待加工的斜孔的傾角和方向在內(nèi)的形狀數(shù)據(jù)的預(yù)先編好的測(cè)量程序來(lái)執(zhí)行對(duì)所有待加工的斜孔的位移角的測(cè)量；修正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)待加工的每個(gè)斜孔的已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角；A-軸控制裝置，用于讀取NC設(shè)備執(zhí)行工件的加工程序時(shí)每個(gè)斜孔的已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角，并指示在執(zhí)行斜孔的斜向加工時(shí)用已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角來(lái)樞轉(zhuǎn)主軸箱。
2. 如權(quán)利要求1所述的位置保證系統(tǒng)，其特征在于，還包括 用于測(cè)量位移角的C-軸校正裝置，位移角是在工作臺(tái)被旋轉(zhuǎn)到與工件中待加工的斜孔的方向一致時(shí)工作臺(tái)繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角的控制值和測(cè)量值之間的誤 差，以這樣一種方式來(lái)修正繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角，使得以修正的旋轉(zhuǎn)角作為控制值 來(lái)測(cè)量時(shí)位移角落入允許的范圍內(nèi)，執(zhí)行測(cè)量程序來(lái)對(duì)所有待加工的斜孔進(jìn)行 位移角的測(cè)量；修正 存^^置，用于存儲(chǔ)待加工的^tff孔的已修正的繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角；C-軸控制裝置，用于讀取執(zhí)行加工程序時(shí)^i^4 L的已修正的繞C-軸的旋 轉(zhuǎn)角，并指示在執(zhí)行斜孔的斜向加工時(shí)用已修正的繞C-軸的旋轉(zhuǎn)角來(lái)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)
3. 如權(quán)利要求1所述的位置保證系統(tǒng)，其特征在于，A-軸校正裝置包括球形校正儀，其中心坐標(biāo)值是已知的；探頭，安裝在主軸箱前端，并且具有與校正儀的球形表面接觸的終端；位置傳感裝置，用于偵測(cè)終端從任意方向與球形表面相接觸時(shí)探頭終端和 校正儀球形表面之間的接觸點(diǎn)；運(yùn)算裝置，當(dāng)終端與球形表面從多個(gè)方向接觸時(shí)，根據(jù)探頭終端和校正儀 球形表面的多個(gè)接觸點(diǎn)來(lái)計(jì)算球形校正儀的觀懂中心的坐標(biāo)值，在保持主軸箱繞A-軸的傾角位于待加工的^M4孔的傾角所要求的傾斜位置時(shí)，計(jì)算按照預(yù) 定的測(cè)量禾辨觀憧的接觸點(diǎn)的位置，根據(jù)球形校正儀的測(cè)量中心的計(jì)算值和已知的球形校正儀中心的坐標(biāo)值計(jì)算繞A-軸的位移角。
4. 如權(quán)利要求2所述的位置保證系統(tǒng)，其特征在于，C-軸校正裝置包括一對(duì)校正儀，安裝于相對(duì)于工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心180°對(duì)稱的位置處； 探頭，安裝于主軸箱的前端，并且有與校正儀接觸的終端；位置傳感裝置，用于偵測(cè)當(dāng)終端與校正儀相接觸時(shí)，探頭終端與每個(gè)校正 儀之間的接觸點(diǎn)，運(yùn)算裝置，當(dāng)工作臺(tái)被旋轉(zhuǎn)到與待加工的每個(gè)斜孔的方向一致時(shí)，根據(jù)探 頭所測(cè)量的該對(duì)校正儀的位置來(lái)計(jì)算工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角，比較旋轉(zhuǎn)角的計(jì)算值與繞O軸的旋轉(zhuǎn)角的控律i値，計(jì)算繞c-軸的位移角。
5. 如權(quán)利要求1所述的位置保證系統(tǒng)，其特征在于，五軸機(jī)床為橋式機(jī)床，包括使工作臺(tái)前后移動(dòng)的X-軸，用于垂直移動(dòng)橫梁的Z4由，該橫梁支撐 于一對(duì)立柱上并在立柱上移動(dòng)，和沿橫梁橫向移動(dòng)主軸箱的Y-軸。
6. 如權(quán)禾腰求1至5任一項(xiàng)所述的位置保證系統(tǒng)，其特征在于，工件為 模具，該模具加工有用于擠壓銷插入的大SM向銷孔。
全文摘要
一種安裝在五軸機(jī)床上的用于斜向加工的位置保證系統(tǒng)，根據(jù)待加工斜孔的傾角和方向，在對(duì)孔進(jìn)行初始加工之前，測(cè)量主軸箱樞轉(zhuǎn)角誤差和工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角誤差，在加工孔時(shí)可以自動(dòng)校正主軸箱的樞轉(zhuǎn)角和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角，因此，可以精確保證加工中主軸箱的位置和工作臺(tái)的位置。位置保證系統(tǒng)包括用于測(cè)量位移角的A-軸校正裝置，其中位移角是在主軸箱被樞轉(zhuǎn)到與工件上待加工的斜孔的傾角一致時(shí)主軸箱繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角的目標(biāo)值和測(cè)量值之間的誤差，以這樣一種方式來(lái)修正繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角，使得以修正的樞轉(zhuǎn)角作為控制值米測(cè)量時(shí)位移角落入允許的范圍內(nèi)，在初始加工工件之前，通過執(zhí)行基于包括待加工的斜孔的傾角和方向在內(nèi)的形狀數(shù)據(jù)的預(yù)先編好的測(cè)量程序來(lái)執(zhí)行對(duì)所有待加工的斜孔的位移角的測(cè)量；用于存儲(chǔ)待加工的每個(gè)斜孔的已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角的修正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；A-軸控制裝置，用于讀取NC設(shè)備執(zhí)行工件的加工程序時(shí)每個(gè)斜孔的已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角，并指示在執(zhí)行斜孔的斜向加工時(shí)用已修正的繞A-軸的樞轉(zhuǎn)角來(lái)樞轉(zhuǎn)主軸箱。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK101221425SQ20071030510
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者伊藤隆昌, 加藤孝一 申請(qǐng)人:東芝機(jī)械株式會(huì)社