机床五轴加工的空间精度(Klartext 52) - 海德汉

五轴数控机床的精度检测方法分析摘要：本文首先对五轴数控机床的精度检测技术做了一个简要概括，然后介绍数控机床精度检测的必要性,指出数控机床常见的精度要求及传统检测方法,并介绍先进检测方法和检测仪器、工具,以及各个检测方法的特点。

关键词：五轴数控机床；精度检测Precision analysis of detection method of five axis CNC machine toolsAbstract: Firstly，this paper introduces the precision detection technology of five axis NC machine tools, and then introduces the necessity of CNC machine tool accuracy detection accuracy requirements of CNC machine tools, points out the common and the traditional detection method, and introduce advanced detection method and detection instruments, tools, and the characteristics of each detection method.Key words: Five axis NC machine tool；Precision detection1 引言五轴联动数控机床目前已大量用于航空制造等高端制造领域。

由于机床复杂的机械结构及控制系统，五轴联动机床加工精度检测及优化一直是机械制造行业内研究的热点和难点，成为影响产品加工质量及效率的关键。

对企业来说,购买数控机床是一笔相当大的投资,特别是购买大型机床。

实践表明,大多数大型数控机床解体发运给用户安装时,必须在现场调试才能符合其技术指标,因此,在新机床检收时,要进行严格的检定,使机床一开始安装就能保证达到其枝术指标预期使用性能和生产效率。

高质量的5轴加工海德汉【摘要】严格的质量保证决定生产工艺,即使单件也必须具有经济性。

位于德国的特蒙德的GIF MBH&CO.KG公司(以下简称''GIF公司'')的经营理念''化不可能为可能''。

Rafael Bieker博士他的团队用5轴技术加工复杂定制齿形的齿轮,践行他们的经营理念。

这是较新的齿轮加工方法,亮点在于高性能、几乎无限制的创新齿轮几何设计,而且适用于几乎全部材质。

【期刊名称】《今日制造与升级》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P44-46)【关键词】轴加工;NC;LAC;GIF;圆锥齿轮;刀具半径;海德汉;齿轮加工;加工中心;数控系统;铣削加工【作者】海德汉【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】TG61位于德国的特蒙德的GIF MBH&CO.KG公司（以下简称“GIF公司”）的经营理念“化不可能为可能”。

Rafael Bieker博士他的团队用5轴技术加工复杂定制齿形的齿轮，践行他们的经营理念。

这是较新的齿轮加工方法，亮点在于高性能、几乎无限制的创新齿轮几何设计，而且适用于几乎全部材质。

要成功地应用该技术，必须具备优化每一生产工艺细节的基础。

目的是最大限度地减小误差并补偿残余误差。

该公司用ALZMETALL GS1400/5FDT加工中心和带LAC（负载自适应控制）选装项的海德汉TNC 640数控系统满足严格的精度要求。

Rafael Bieker和他的团队不认为5轴加工直齿齿轮和圆锥齿轮可以取代传统加工方法。

相反，他们要打破当前两种方法之间的界限。

典型应用是在AL Z-METALL 万能5轴加工中心上加工表面淬火和紧凑型的螺旋齿齿轮和人字齿轮。

全面优化工艺的5 轴铣削加工齿轮方法可加工表面淬火的齿轮，而且不需要任何后续加工，例如磨削。

在传统的齿轮磨削加工中，要达到要求的齿轮质量和接触齿廓前，必须多次优化加工工艺。

五轴机床校准全方案
周汉辉
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2012(0)19
【摘要】雷尼绍公司以提供业界一流计量、校准产品而闻名于世,其XL-80激光干涉仪和QC20-W球杆仪系列机器校准产品已几乎成为业界标准产品。

经过不断研发、更新,现在的QC20-W球杆仪拥有最新蓝牙技术,直接实现传感器与电脑的通信,不仅仅测量方便,而且安全性大大提高;还具备故障诊断、误差分析的功能,方便用户解决分析机床的问题,是数控机床维修人员的"听诊器"。

【总页数】1页(P97-97)
【作者】周汉辉
【作者单位】雷尼绍(上海)贸易有限公司校准产品中国区
【正文语种】中文
【中图分类】TG5
【相关文献】
1.架讨数控机床五轴精度快速校准方法 [J], 胡辉
2.美国光动公司一种新型的空间激光校准系统MCV-5000系列:用于大型五轴机床的空间校准、补偿和运动性能测定 [J],
3.GF加工方案:五轴激光纹理加工LASER S系列机床 [J], ;
4.五轴机床动态精度的快速检测方案 [J], 周凯
5.五轴机床的后处理和仿真集成解决方案 [J],
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【海德汉】干货集锦| 旋转轴定位精度五轴加工的关键（上）导语：全球化的兴起和市场的国际化使客户的需求愈加多元化。

在终端市场，用户更加期待丰富和个性化的产品。

在制造业，这些变化早已不是秘密。

要与遍布全球的供应商竞争，必须提供创新的产品、卓越的品质和强劲的功能。

还需要满足单品小批量、严格几何公差的要求和可视面和功能面需要达到更高表面质量。

同时，生产商必须适应更短上市时间和更短产品生命周期的形势要求。

接下来这两期，小编为大家准备了纯干货：旋转轴定位精度在五轴加工中的关键，主要从以下两点进行讨论：1、讨论机床回转工作台旋转轴的全闭环和半闭环控制模式；2、讨论5轴加工涉及两个高精度定位的旋转轴在机床加工中的作用；全球化的兴起和市场的国际化使客户的需求愈加多元化。

在终端市场，用户更加期待丰富和个性化的产品。

在制造业，这些变化早已不是秘密。

要与遍布全球的供应商竞争，必须提供创新的产品、卓越的品质和强劲的功能。

还需要满足单品小批量、严格几何公差的要求和可视面和功能面需要达到更高表面质量。

同时，生产商必须适应更短上市时间和更短产品生命周期的形势要求。

在生产中，要提高品种规格的灵活性，需要使用5轴加工技术。

用通用性的工装夹具系统可进行多面和完整加工并提高自动化程度、灵活性和机床利用率。

由于5轴技术允许大量使用标准刀具，允许在铣削路径上改变刀具方向，以加工复杂的几何形状。

5轴加工在5轴加工中，五个机床轴全部彼此相对运动并同步进行插补（三个直线轴和两个旋转轴）。

3+2加工如果旋转轴在加工前移到固定位置并在加工整个过程中保持在该位置不动，这是3+2轴式加工。

即使环境条件和加工条件发生变化，机床也需要保持加工件达到高精度的要求。

因此，必须在位置信息处理中满足测量精度和长期一致性的要求。

特别是在5轴加工中，旋转轴定位误差显著影响加工精度，因此直接影响工件精度。

图1：5轴加工典型工件根据成本构成、客户要求、机床的加工情况，特定旋转轴可由力矩电机驱动或由伺服电机与机械传动系统驱动。

海德汉五轴坐标点的计算海德汉五轴坐标点的计算是数控加工领域中非常重要的一个步骤。

它涉及到了工件的具体形状和加工过程中所需要的刀具的位置确定，因此对于正确计算五轴坐标点是至关重要的。

首先，我们需要明确的是，海德汉五轴坐标点的计算与传统加工不同，它需要考虑到工件表面的曲率和形状，以及刀具在空间中的移动轨迹。

五轴坐标点的计算需要利用数学和几何知识来建立模型，并结合CAD/CAM软件来进行计算。

在计算五轴坐标点时，我们首先需要通过CAD软件来绘制工件的三维模型。

然后，我们可以使用CAM软件将工件模型转化为刀具运动的路径，并进行工具轨迹的优化。

在计算过程中，我们需要考虑刀具的直径、刀尖半径、加工方向等参数，以及工件的表面曲率和刀具的运动限制。

接下来，我们可以利用数学模型和几何知识来计算五轴坐标点。

在计算过程中，我们需要确定刀具在空间中的位置和方向，以及刀具与工件表面的交互关系。

通过计算，我们可以得到刀具在不同位置的坐标点，并确定切削点、切向和法向等参数，以便于进行合理的切削和加工操作。

在计算五轴坐标点时，我们还应该考虑到刀具与工件之间的干涉问题。

干涉是指刀具在运动过程中与工件或其他刀具发生碰撞的情况。

为了避免干涉问题，我们需要进行干涉检测，并采取相应的措施来调整刀具路径或工件位置。

最后，为了保证加工质量和效率，我们还需要对计算得到的五轴坐标点进行优化。

优化包括了选择合适的刀具路径、调整刀具角度和位置，以及控制加工速度等。

通过优化，我们可以减少切削时间和切削力，并提高加工精度和表面质量。

总之，海德汉五轴坐标点的计算是数控加工中非常重要的一环。

通过合理的计算和优化，我们可以确定刀具在空间中的位置和方向，以及刀具与工件表面的交互关系。

这将有助于提高加工效率和质量，并保证加工过程的稳定和安全。

在实际应用中，我们可以利用CAD/CAM 软件来辅助计算和优化五轴坐标点，以提高加工的自动化和智能化水平。

德马吉海德汉系统五轴加工中心教学之操作与编程培训手册目录目录 (I)第一章机床简介 ........................................................................................................................ .. (1)1.1 机床特点......................................................................................................................... (2)1.2 DMU 40 mono BLOCK 技术数据和特性 (3)1.3 数控系统......................................................................................................................... (3)第二章运行方式 ........................................................................................................................ .. (4)2.1 屏幕画面......................................................................................................................... (4)2.1.1 屏幕画面布局 (4)2.1.2 屏幕画面上的键说明 (5)2.2 机床操作区 (6)2.2.1 机床操作区布局 (6)2.2.2 操作区键详细说明 (7)深圳卓越官网：www．0755ug．com；可咨询热线：186****0058（微信同号）2.3 刀具表......................................................................................................................... .. (11)2.3.1 标准刀具数据 (12)2.3.2 自动测量刀具所需的刀具数据 (14)2.3.3 自动计算速度/进给速率所需的刀具数据 ..........................................................142.3.4 用于开关式 3D 测量探针系统的刀具参数 ........................................................15第三章机床操作 (16)3.1 开关机 (16)3.1.2 关机 (17)3.2 基本操作 (18)3.2.1 手动操作 ................................................................................... 3.2.2 电子手轮操作 .. (18)3.2.3 增量方式点动 (20)3.3 建立刀具表和刀位表 (20)3.3.1 建立刀具表 (20)3.3.2 建立刀位表 (21)3.4 程序管理 (22)3.4.1 文件管理 (22)3.4.2 文件命名 (22)3.4.3 新建目录 (23)3.4.4 文件操作 ................................................. 3.5 装卸3.5.1 从刀库中装刀与刀 (28)3.5.2 从主轴中装刀与拆刀 (30)3.6 对刀......................................................................................................................... (30)3.6.1 用标准刀对刀长 (30)3.6.2 对刀（试切法） (33)第四章加工编程 ........................................................................................................................ (38)II4.1 创建与编写程序 (38)4.1.1 定义毛坯形状-BLKFORM (39)4.1.2 创建新零件程序 (40)4.2 输入刀具相关数据 (40)4.2.1 进给速率F (40)4.2.2 主轴转速S (41)4.3 轮廓加工编程 (44)4.3.1 路径功能 (44)4.3.2 工件加工的刀具运动编程 (45)4.3.3 接近与离开轮廓的路径类型 (48)4.4 编程举例..........................................................................................................................514.5 编程-循环 ........................................................................................................................544.5.1 用软键定义循环 (54)4.5.2 用 GOTO 功能定义循环 (54)4.5.3 调用循环 (55)4.5.4 循环举例：钻孔循环 (55)4.6 测试运行和程序运行 (56)4.6.1 测试运行 (56)4.6.2 程序运行 (56)参考文献......................................................................................................................... . (57)卓越数控第一章机床简介德马吉五轴万能加工中心 DMU40 是同类级别中最高效的 5 轴加工中心，灵活性最佳，DMU mono BLOCK®机床与身俱来的高水准：标配 5 轴或模块式设计，可选配转速在 10000rpm~42000rpm 范围之间的针对特定机床的主轴，用作 B 轴的快速动态数控铣头具有很大的摆动范围，负摆角最大达 30°，还有快速数控回转工作台，适用于日常生产的 5 面/5 轴加工。

五轴联动加工中心的精度检测方法简介南京晨光集团有限责任公司计量中心作者：方明摘要: 对五轴联动加工中心的摆轴( 即A 轴) 全行程精度的检测提出了一种快速有效的解决方案。

详细叙述了该方案的具体操作步骤、注意事项以及在检测过程中采用的测量设备和依据的检测标准，同时对被检轴进行了有效地精度补偿。

1 、五轴联动简介五轴联动加工中心是指有五个坐标轴( 三个直线坐标轴: X，Y，Z 轴和两个旋转坐标轴: C，A 轴) ，可在计算机数控( CNC) 系统的控制下同时协调运动进行加工的数控加工设备。

通过A 轴与C 轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。

A 轴和C 轴最小分度值一般为0. 001°，又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。

A 轴和C 轴如与XYZ 三个直线轴实现联动，依靠先进的数控系统、伺服系统以及软件的支持可加工出复杂的空间曲面。

常见的立式五轴联动加工中心有两个回转轴，如图1 所示，一个是工作台回转轴，以X 轴方向为轴心线，± 90°来回摆动，定义为摆轴，也称A 轴; 一个就是设置工作台的中间的回转台，在图示的位置上环绕Z 轴方向360°回转，定义为C 轴。

图1 常见的立式五轴联动加工中心示意图加工中心XYZ 以及C 轴的精度检测，技术手段现在已经很成熟。

XYZ 三个直线轴一般是采用双频激光干涉仪作为标准进行检测，回转C 轴用双频激光干涉仪以及配套的回转分度器检测，或者用传统的正多面棱体配上自准直仪进行角分度检测，这里不再详述。

而对于A 轴，同样是角分度检测，也可用双频激光干涉仪回转分度器或者是正多面棱体和自准直仪作为标准进行检测。

但是如果是照搬全套C 轴的检测方法，将无法在全行程内完成测量，因为随着A 轴的转动，工作台将遮挡测量光路，无法继续检测，只能检测到部分角度，也就不能判断A 轴整个行程范围的精度。

五轴机床精度标准
五轴机床的精度标准通常包括以下几个方面：
1. 定位精度：五轴机床的定位精度应符合国家标准或行业标准的要求。

通常情况下，其定位精度应达到IT6级或更高级别。

2. 重复定位精度：五轴机床的重复定位精度也是衡量其精度的重要指标。

重复定位精度通常不应超过±1.0μm。

3. 加工精度：五轴机床的加工精度通常通过加工试件来检验。

加工试件的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度等应符合要求。

4. 几何精度：五轴机床的几何精度包括工作台的平面度、丝杠的间隙等。

这些指标会影响到加工零件的精度和表面质量。

5. 重复性：五轴机床的重复性是指机床在多次重复加工同一零件时，加工结果的一致性。

重复性好的机床能够保证批量加工的一致性。

总之，五轴机床的精度标准是多方面的，需要根据实际需求和加工要求进行综合考虑。

在选购和使用五轴机床时，建议根据实际情况参考相关的国家标准或行业标准，以确保选购或使用适合的五轴机床。

NC 版本: 340 49x-04 PLC 版本:Basic 54 HEIDENHAIN简明调试手册iTNC 530目录1,调试准备 (1)1.1本手册中标识的含义 (1)1.2 各模块概述 ...................................................................................................... 2 1.2.1 主计算机,硬盘, SIK .......................................................................................... 2 1.2.2 CC 控制单元 ........................................................................................................... 3 1.2.3UV106 B电源模块 ................................................................................................. 4 1.2.4 显示单元和键盘 . .................................................................................................... 5 1.2.5手轮 . ......................................................................................................................... 7 1.2.6 PLC 模块 ................................................................................................................ 8 1.2.7驱动模块 . .. (9)2, 系统连接 ........................................................................................... 10 2.1 一般信息 ........................................................................................................ 10 2.1.1 安全措施 . .............................................................................................................. 10 2.2硬盘(HDR 和 SIK 的安装 . ....................................................................... 11 2.3使用环境 ......................................................................................................... 13 2.3.1温度和湿度 . ........................................................................................................... 13 2.3.2空调 . ....................................................................................................................... 13 2.3.3机械振动 . ............................................................................................................... 14 2.3.4污染 . ....................................................................................................................... 14 2.3 安装空间 ........................................................................................................ 15 2.3.1一般信息 . ............................................................................................................... 15 2.3.2 MC 42x(C, CC42x(B, UV, UM, UE2xxB 安装空间 ......................................... 16 2.3.3显示器 . ................................................................................................................... 16 2.3电气设计重要事项 ......................................................................................... 17 2.3.1供电 . ....................................................................................................................... 17 2.3.2电气柜设计基本要求 . ........................................................................................... 17 2.3.3接地 . ....................................................................................................................... 17 2.4 电缆连接总图 ................................................................................................ 18 2.5 iTNC530连接概览 ..................................................................................... 23 2.6 供电 .............................................................................................................. 26 2.6.1 iTNC 530供电 . ................................................................................................... 26 2.6.2 系统内置 PLC 供电 ........................................................................................... 27 2.6.3 PLC 51x 扩展模块供电 ..................................................................................... 28 2.6.4 Control-Is-Ready 信号供电 . ............................................................................... 28 2.6.5 显示单元(BF 150供电 .. (28)i2.8 手轮 (29)2.8.1 HR 4xx便携式手轮 (30)2.9 PLC 输入信号 (31)3.9.1 输入信号和地址 . .................................................................................................. 31 2.9.2 MC 42x(C内置 PLC 输入信号 ......................................................................... 32 2.9.3 扩展模块 PL 510的输入点 ................................................................................. 33 2.10 PLC 输出信号 ........................................................................................... 34 2.11 PLC输入输出模块 ...................................................................................... 37 2.11.1 PLB511/PLB512 ................................................................................................. 38 2.12机床操作面板 ............................................................................................... 40 2.13 键盘单元 ...................................................................................................... 41 2.14 显示单元 ...................................................................................................... 42 2.15 驱动和电机的连接 ...................................................................................... 43 2.15.1 UV(R 1x0(D 电源模块 ................................................................................. 43 2.15.2 UM1xx(B(D驱动模块 ................................................................................... 47 2.15.3 电机 . .................................................................................................................. 49 2.16基本回路 MC_CC422_UV1xx_CMx .......................................................... 51 2.17 系统通电 (52)2.17.1 第一次通电 . (52)3, PLC 调试 (53)3.1 PLC软件的安装 (53)3.2海德汉 PLC 介绍 ........................................................................................... 54 3.2.1 PLCdesignNT软件 . ............................................................................................... 54 3.2.2 PLC基本程序简介 ............................................................................................... 56 3.3 PLC命令 ........................................................................................................ 57 3.3.1操作符类型 . ........................................................................................................... 57 3.3.2操作数 . ................................................................................................................... 58 3.4用户 PLC 程序的调试 ................................................................................... 60 3.4.1iTNC530编程站 PLC 程序编制 .......................................................................... 60 3.4.2 PLC举例 ............................................................................................................... 65 3.4.3 机床 PLC 程序编制 ............................................................................................. 68 3.5 PLC报警文本 ................................................................................................ 71 3.5.1 PLC 报警信息表结构 ........................................................................................... 71 3.5.2 举例PLC 报警信息 ............................................................................................. 72 3.6 PLC状态诊断 (78)4,驱动器和 NC 调试 . (81)4.2 基本参数的设定 (84)4.2.1编码器和机床 . (85)4.2.2 定位和控制 . (85)4.2.3主轴参数 . (86)4.2.4显示和硬件 . (87)4.3 NC的调试 ...................................................................................................... 87 4.3.1坐标轴及其速度和加速度 . ................................................................................... 87 4.3.2光栅尺和传动比的设定 . ....................................................................................... 88 4.3.3零点的设置 . ........................................................................................................... 89 4.3.4软限位 . ................................................................................................................... 93 4.3.5反向间隙补偿 . ....................................................................................................... 93 4.3.6丝杠螺距非线性误差补偿 . ................................................................................... 93 4.3.7 主轴的调试 . .......................................................................................................... 99 4.4 伺服优化准备 .............................................................................................. 100 4.4.1 TNCopt软件 . ....................................................................................................... 100 4.4.2 控制环原理介绍 . ................................................................................................ 102 4.5电流环优化 ................................................................................................... 102 4.5.1电流环优化准备 . ................................................................................................. 103 4.5.2手动优化电流环步骤:. ..................................................................................... 103 4.6速度环优化 ................................................................................................... 105 4.6.1速度环的脉冲响应 . ............................................................................................. 106 4.6.2速度环的阶跃响应 . ............................................................................................. 107 4.7前馈控制系数的优化 ................................................................................... 108 4.8 Kv系数优化 . ................................................................................................ 109 4.9圆周测试 (110)5,网络连接 (113)5.1设置 iTNC530数控系统的 IP 地址 . (113)5.2 个人电脑固定 IP 的设置步骤 (114)6,数据备份和恢复 (117)6.1数据备份 (117)6.2数据恢复 (121)7,机床参数表 (125)7.1“机床参数编辑”操作模式 ........................................................................ 125 7.2输入和输出机床参数 ................................................................................... 127 7.2.1输入格式 . ............................................................................................................. 127 7.2.2 激活机床参数列表 . .. (128)iii7.2.3 修改输入值 . .................................................................................................. 129 7.3 机床参数列表 . (130)7.3.1 编码器和机床 . (130)7.3.2 定位 . (134)7.3.3 使用速度前馈控制 . (139)7.3.4 使用跟随误差 . (140)7.3.5 速度和电流综合控制 . (141)7.3.6 主轴 . (148)7.3.7 内置 PLC (151)7.3.8 配置数据接口 . (154)7.3.9 3-D测头 (156)7.3.10 用 TT 测量刀具 . (158)7.3.11 攻丝 . (161)7.3.12 显示器和其操作 . (162)7.3.13 颜色 . (168)7.3.14 加工和程序运行 . (170)7.3.15 硬件 . (175)7.3.16 第二主轴 . (181)8, NC-PLC 接口 (183)8.1 Marker . (183)8.2 字和双字 (188)9,安装尺寸 (191)11,调试准备iTNC530是适用于镗、铣、加工中心类数控系统。