搖籃式AC回轉工作臺五軸加工中心在直角坐標系平移自由度的基礎上，工件可以通過回轉工作臺C繞Z軸旋轉C角，通過回轉工作臺A擺動A角。兩旋轉軸垂直相交，兩個旋轉軸的零點偏差以及兩個旋轉軸回轉中心在空間Y、Z兩個方向上的偏差值對于五軸聯動加工起著至關重要的作用。機床在長期使用過程中，由于加工振動、環(huán)境條件、不當操作等因素會造成回轉軸零點的變化。

因此，本文介紹一種用于校正回轉軸零點和回轉軸空間距離等影響機床精度的重要參數的測量和設置方法，并通過試加工圓錐臺試件驗證該方法的有效性。

1校正A軸零位

本文以雙轉臺五軸機床為研究對象，結構為AC軸正交雙轉臺式（圖1），其中C軸轉臺旋轉平面為水平面時的A軸位置為A軸零位。A軸零位的校正方法如下：將千分表吸在主軸上，使表頭接觸到C軸轉臺表面，首先沿X軸從左到右打表，以確認轉臺是否平整，如果千分表讀數兩點不同，則需要確保轉臺安裝面清潔；然后，沿Y軸從前到后打表，調整A軸角度，使千分表在Y方向前后兩點的讀數相同，此時C軸的旋轉平面校正到了水平位置。將C軸轉臺調水平后A軸的機床坐標系值輸入到數控系統(tǒng)中對應的系統(tǒng)參數。

2校正C軸中心

在校正A軸零位后，進一步找正C轉臺回轉中心，本文采用標準桿來找正C轉臺回轉中心。具體步驟如下：將標準刀安裝到機床主軸上；將千分表吸附在工作臺上，并壓到標準刀具調整表針指零；轉動C軸觀察表針變化，并微調XY坐標，使得主軸與工作臺同心；查看此時機床坐標系中的X和Y坐標值，并記錄下來。

由于海德漢系統(tǒng)顯示的是機床坐標系，也就是顯示相對于原有中心的偏差值。將這個偏差值補償進系統(tǒng)的參數表MP960.0和MP960.1兩個參數中。補償完畢后按步驟驗證C轉臺中心是否正確。如果驗證偏差較小，說明標定的X和Y值已經校準完畢。如圖2所示。

3標定A軸與C軸回轉中心

標定A軸與C軸回轉中心，即需要求出A軸中心和工作臺面的距離以及C軸中心與A軸中心的空間距離。標定A軸與C軸回轉中心步驟如下：

（1）將標準桿裝夾到C軸工作臺回轉中心，并轉動工作臺打表保證標準棒與C軸同軸度0.005 mm以內。

(2）將千分表通過表架吸附在主軸端面，表頭朝向標準棒。將表頭壓在標準棒頂部，表針壓到零點，記錄此時機床坐標系Z1值（圖3）

（3）將表頭壓在標準棒側邊Y向最高點記錄此時機床坐標系Y1值，如圖4所示。需要注意的是，此刻記錄的Y1是標準刀具的Y向側面值，需要把標準刀的刀具半徑計算進去，就是向中心偏移一個半徑R1，即Y1'＝Y1－R1。

（4）將工作臺翻轉正90°，也就是（A＋90）。將表頭壓至標準刀頂部側母線最高點記錄此時機床坐標系Z2值，如圖5所示。同樣地，把標準刀的刀具半徑計算進去，就是向中心偏移一個半徑R1，即Z2'＝Z2－R1。

（5）將表頭壓至標準刀端面，記錄此時機床坐標系Y2值，如圖6所示。

 （6）利用表或者測頭打出標準刀端面到工作臺面的距離，得出數值Z3。

根據上述測量步驟，得出Z1、Z2'、Y1'、Y2、Z3五個坐標值。記，ΔY＝Y1'－Y2、ΔZ＝Z1－Z2'，以字母C和D分別表示標準桿頂面中心與A軸回轉中心在Y、Z方向的偏差值。

     則有：

             ΔY＝C－D         （1）

             ΔZ＝C＋D         （2）

    根據式（1）、（2），可得：

             C＝(ΔY＋ΔZ)/2  （3）

             D＝(ΔZ－ΔY)/2  （4）

最后，用標準桿端面到工作臺面的距離Z3減去標準桿端面和A軸回轉中心在Z向距離D得到，Z3－D＝E（如果標準桿頂面高于A軸回轉中心，應做減法；如果標準桿頂面低于A心，應為加法）。

最終得到的數值C和E，分別表示A軸和C軸回轉中心在空間上Y、Z兩個方向的偏差值。

對于海德漢系統(tǒng)，將這兩個數值輸入系統(tǒng)參數MP7530.0和MP7530.1中。

4實驗驗證

圓錐臺試件是世界各國機床制造企業(yè)和機床用戶檢驗五軸機床加工精度的重要零件，并被寫入我國機械行業(yè)標準JB/T 10792.1－2007。圓錐臺試件結構如圖7所示，該試件具有檢測項目多、難度大的特點。加工后檢測的項目有圓錐截面的圓度、圓錐側母線傾斜度等。試件材質為國產硬鋁2A12。

按照上述機床精度標定方法校正雙轉臺五軸機床精度后，并進行圓錐臺試件的實際加工，加工過程中機床運轉平穩(wěn)，噪音和振動情況無異常，整個加工過程用時15  min。加工后的試件如圖8所示。

加工后用三坐標對試件進行了檢測。檢測項目有圓錐截面的圓度和圓錐側母線傾斜度，檢測結果如表1所示，所檢測的精度全部合格。由此可見，如果用圓錐臺零件評價機床的工作精度，那么說明上述校準五軸機床精度的方法是正確有效的。

5結論

通過上述方法標定搖籃式五軸加工中心精度，可以保證A、C軸的精度指標，避免機床在長期使用過程中由于回轉軸零位變化造成機床加工精度下降的問題，可有效保證機床精度，實現五軸加工中心高精度的加工目標。