数控铣床中刀类位置数据要如何标定

　　【编者按】新型数控铣床，针对该型铣床的特点，给出了刀具相对于铣床基座坐标系中的位姿标定算法，该算法对铣床加工精度的提高起着非常重要的作用。

　　目前，该算法运用 6-HITPKM型数控铣床的参数标定模块中，实际加工表明该算法有效，对促进并联机床的商品化和实用化起到了很大的作用。 （参阅数控铣床刀具磨损的检测）

　　刀具水平位置参数（2个）和工作台厚度参数（1个）标定工件安装在工作台后，需要确定工件在上平台坐标系中的位置，这就需要知道工作台的厚度参数。若该参数不精确，将会导致加工点的坐标整体上下平移。另外，在标定厚度参数的同时，可以利用函数关系把刀具在基座坐标系中的位置参数确定出来，为了标定计算时方便，在6-TPS型铣床的上平台加工一个工艺孔。

　　刀具水平位置标定通过手轮模块控制测头在工艺孔内腔内依次相对平动3个位置，使测头与工艺孔内壁接触，触发手轮模块计算出当前上平台坐标系原点在基座坐标系中XBYB平面上的位置A′1，A′2，A′3.由于在工艺孔内壁上采点，故测头中心点到工艺孔中心的距离恒定为d=R-r，r和R依次为测头和工艺孔的半径。存在一个误差矢量Δc.故测头中心点（也是刀头点）在基座坐标系中XBYB平面上的位置矢量：c=c′+ΔcΔc是工艺孔圆心与上平台坐标系原点的水平距离，也是实际刀头点与名义刀头点的距离，该距离对三维平动加工不存在误差，但当工作台带姿态加工时，将产生误差。因此需要对此参数进行标定。

　　标定过程虚线测头是名义测头位置，以虚线测头的轴线在基座坐标系中的投影点为圆心，半径RM的圆周是上平台坐标系原点的运动轨迹的投影圆；（PMx，PMy）为上平台坐标系原点在投影圆上的坐标；d为实际测头与上平台坐标系原点的水平距离；H为上平台的厚度h与测头半径r的和；Δz为上平台水平触发测头和带姿态触发测头的高度差；Δzd为由距离d产生的高度差；α和β为上平台的倾斜方向角和倾斜角；β′为工作台面沿（PMx，PMy）到（cx，cy）方向上的倾斜角。

　　控制上平台离开测头，注意保证上平台坐标系原点在投影圆上运动，在特定的某一位置（由角度θ确定）处，使上平台带姿态运动，其倾斜角度为β，上平台的下降量Δz与角度θ之间的关系（“+”型线）是实际测头与名义测头间距为0时，上平台的下降量；（“O”型线）是两者间距不为0时，上平台的下降量；同时可以发现，若RM取合适的参数，上平台下降量呈近似余弦函数分布，下降量存在最大值Δzmax和最小值Δzmin刀具更换后，需要对刀具的高度重新进行确定：如更换后的刀具长度为L′c，设新的刀头点的高度为H′c，有：H′c=Hc-（L′c-Lc）利用上式即可方便快速地确定新换刀具的刀头点高度，不用每次换刀都要重新测量。　　

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