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)地量測主軸負載信號，并依據該主軸負載信號與先前所建立的負載關系，對一加工機臺進行一補償動作的方法。

背景技術：

在當前的機械加工中，加工機臺的平面精度甚為重要，但現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，進行量測工件基準面的動作，用于確認工件表面加工后的精度。

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

技術實現要素：

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)依據該加工機臺的至少一加工條件與一對應的主軸負載，以建立一負載關系；

(2)取得該加工機臺的一主軸負載信號；

(3)依據該負載關系與該主軸負載信號，取得一傾斜角度；以及

(4)依據該傾斜角度對該加工機臺進行一補償。

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系示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例的五軸機臺于未補償時的示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的五軸機臺于補償后的示意圖。

符號說明

s1～s4步驟

10搖擺軸

11旋轉臺

12工件

120基準面

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，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容，輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。

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)明一實施例于進行量測之前，將一負載感測器，舉例是電流感測器裝設于一加工機臺的主軸或主軸驅動馬達上，此主軸舉例為z軸，而該感測器再電連接到該加工機的控制器，以感測主軸負載的變化并記錄，此主軸負載的變化舉例是主軸驅動馬達電流的變化，或是，該控制器本身即已具備了感測主軸負載變化并可供擷取的功能，本發(fā)明均可應用于上述設備而無限制。

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，依據加工機臺的至少一加工條件與一對應的主軸負載，以建立一負載關系：首先在一已完成平面傾斜校正的加工機臺上，依據特定的加工作業(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、主軸或刀具轉速、進給量等，先行對工件進行多次切削，在刀具、切削行程或路徑、主軸轉速與進給量固定下逐步增加切深，并記錄其對應的主軸負載而得出如表一的負載關系，此負載關系將傳送至控制器儲存，主軸負載可能為一代表值或均值。除非工件材質或其他足以影響主軸負載產生變化的條件改變，每一加工機臺的負載關系僅需建立一次即可。

表一，加工條件與主軸負載

步驟s2，取得該加工機臺的一主軸負載信號：當一加工機臺的負載關系建立完成并儲存于控制器后，便可進行例行的切削作業(yè)，此作業(yè)的加工條件舉例是接近或相同于該負載關系中所記載的條件，主軸的驅動馬達與控制器之間具有適當的電子接口與轉接板，以使馬動或主軸負載的變化信號傳遞到控制器。

當主軸馬達運轉時，將產生一電流負載信號，此電流負載為一交流電負載信號，通過電子接口與轉接板，將交流電負載信號轉變?yōu)橹绷麟娯撦d信號，并傳遞至控制器供存取該直流電負載信號，依據該負載信號，以監(jiān)控主軸負載的變化。

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

步驟s3，依據該負載關系與該主軸負載信號，求得一傾斜角度：舉例當于工件上進行切削時，是以一固定周期記錄切削路徑上主軸負載信號的變化。其中固定周期能夠為一設定值，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載信號變化量若不同于一預定值時，則進行一偏差量的計算。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：

所謂負載滿足點為一當主軸負載達到一預定值，例如轉速時稱之，而切削深度負載量則為當刀具切削工件達到一預定值時稱之。

更進一步說明，任意選取一切削路徑中的兩負載滿足點，分別為一第一點與一第二點，第一點為達到切削深度負載量的下一個點，且小于切削負載量的點，第二點為達到負載關系中一切削深度前一級距切深的主軸負載量的下一點，且小于前一級距切深主軸負載量的點，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負載量的點，該點即為取樣點。第一點至第二點坐標值的差即為切削路徑p，而此二點的對應切深的差則為切削深度l。

當取得二取樣點的坐標值后，再利用上述的計算公式可得出一傾斜角度。舉例而言，在工件上進行轉速3000，進給量1000，深度4mm的切削并取二點負載滿足點，分別為a點(x軸位置-19.333，負載量35.56424)、b點(x軸位置-60.733，負載量35.36833)，由表一中換算a點負載35.56424落在切深3mm～4mm之間，依比例關系換算(a點負載量-切深3mm負載量)/(切深4mm負載量-切深3mm負載量)，(35.56424-35.42784)/(35.59341-35.42784)＝0.828321，對應到的實際切深則為(3+0.82831)，即3.823821mm，而b點負載35.36833落在切深2mm～3mm之間，比例換算(b點負載量-切深2mm負載量)/(切深3mm負載量-切深2mm負載量)，(35.36833-35.07572)/(35.42784-35.07572)＝0.830995，對應到的實際切深則為(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，依據該傾斜角度對該加工機臺進行補償：于一切削路徑，判斷傾斜角度是哪一軸所引起，并進行該軸的補償，控制器能夠于進行補償之前或當中發(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搩A斜角度，而使加工機臺進行一補償動作。

舉例而言，若加工機臺為三軸機臺，該三軸為x軸、y軸與z軸，并于x軸進行上述非成型區(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，可將原有加工坐標值加上傾斜補償坐標值，即得得出新的加工坐標值。其坐標值表示如下：

xnew＝xold+xtitle_cmp(0)

ynew＝y(tǒng)old+ytitle_cmp(0)

znew＝zold+ztitle_cmp(0.0174)

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

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

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

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

請配合參考圖3與圖4所示，若加工機臺為五軸的機臺時，該機臺具有一旋轉臺11(其旋轉軸向上，未繪出)與一搖擺臺(未標號，其搖擺軸標號為10)。旋轉臺11設于搖擺臺之上。工件12則置于旋轉臺11之上，工件頂部具有一基準面120。

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

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

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軸的新的加工坐標值；bold為b軸的原有的加工坐標值；btitle_cmp(1)為b軸的傾斜補償坐標值，于此假設該傾斜補償坐標值為1，即補償b軸向的傾斜。

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

加工機臺若為五軸機臺時，當偵測到傾斜時，能夠對z軸進行補償，或者使用搖擺軸10、旋轉軸11或搖擺軸10與旋轉軸11的組合進行一傾斜角度的補償。

綜合上述，本發(fā)明先對工件進行一切削動作，用于取得一主軸負載信號，該主軸負載信號能夠進一步得出一傾斜補償坐標值，而使加工機臺能夠依據該傾斜補償坐標值進行一補償動作。由于主軸負載信號可即時取得，當主軸開始動作時，主軸負載信號立即傳送至控制器，所以加工機臺能夠即時做出補償動作，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范疇下，任何運用本發(fā)明所揭示內容而完成的等效改變及修飾，均仍應為附上的權利要求所涵蓋。