[發明專利]用激光干涉法測量數控機床圓軌跡的方法

有效

• 申請號: 200710049397.3
• 申請日: 2007-06-29
• 公開（公告）號: CN101096073A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 羨一民;薛梅;黃紹怡;舒陽
• 申請（專利權）人: 成都工具研究所
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24;G01B11/00;G01B11/03;G01B11/08
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司
• 代理人: 馮忠亮

技術領域：

本發明與數控機床圓軌跡偏差的檢驗方法有關。

背景技術：

數控機床的圓軌跡指數控機床主軸和工作臺之間的相對圓運動的軌跡，名義軌跡與實際軌跡的偏差是數控機床的重要技術指標。GB/T17421.4-2003“機床檢驗通則第四部分：數控機床的圓檢驗”規定了數控機床的圓檢驗包括圓滯后H、圓偏差G和半徑偏差F。

圓滯后H指兩實際軌跡的最大半徑差，其中一個軌跡是順時針輪廓運動，另一個是逆時針輪廓運動；

圓偏差G指包容在實際軌跡上的兩個同心圓的最小半徑差；

半徑偏差F指實際軌跡與名義軌跡的偏差。

測量出控機床的實際軌跡，通過計算即可得到上述三項偏差值。

定位偏差、軸線不垂直度偏差、坐標系的周期偏差、反向誤差、加速度誤差、位置環增益誤差等都直接影響數控機床的圓軌跡偏差。

GB/T?18400.6-2001“加工中心檢驗條件第6部分：“進給率、速度和差補精度檢驗”和GB/T?18400.8-2001“加工中心檢驗條件第8部分：“三個坐標平面上輪廓特征的評定”都規定了圓滯后H、圓偏差G和半徑偏差的檢測方法。

按GB/T17424.1-1998中6.6.3的規定，采用的檢驗工具為回轉的一維測頭、或圓盤和二維測頭、或球桿儀。

球桿儀是目前最常使用的測量工具，它是一個可伸縮的長度傳感器，兩端分別安裝在數控機床的主軸和工作臺上，當工作臺以球桿儀長度為名義軌跡半徑做圓運動時，長度傳感器記錄下實際軌跡半徑與名義軌跡半徑的差值。

球桿儀有一系列標準長度，如100mm、200mm、300mm等，使用時必須根據球桿儀的長度確定名義軌跡的半徑。測量時按時間間隔采集數據。

在測量實際軌跡半徑時，需要用激光干涉儀標定球桿儀的長度。

發明內容：

本發明的目的是提供一種結構簡單的用激光干涉法測量數控機床圓軌跡的方法。這種方法適用范圍廣，操作簡便，對實際軌跡半徑的測量精度高，在本發明提出的直角坐標機構工作范圍內，可以采用任意的名義軌跡半徑進行測量，不用標定。

本發明是這樣實現的：

本發明用激光干涉法測量數控機床圓軌跡的方法，數控機床位于工作臺上的直角坐標機構將數控機床工作臺與主軸的相對圓運動分解為X、Y兩個方向的分量，用激光干涉儀測量出這兩個分量值或它們的差值，根據測量值計算出圓運動的實際軌跡。

用激光干涉法測量數控機床圓軌跡的方法，其步驟如下：

a.將底座1和激光干涉儀的激光頭4固定于數控機床的工作臺上，與X軸同向橫臂2與底座1的滑道滑動配合，夾持器3安裝于數控機床主軸上與橫臂2滑動配合；

b.將第一角偶反射鏡6固定在分光鏡5上，分光鏡5固定在橫臂2的端部，第二角偶反射鏡7固定在底座1的滑道端部，激光干涉儀的激光頭4、分光鏡5和第二角偶反射鏡7在Y方向的同一軸線上，激光干涉儀的激光頭4發出的激光在分光鏡5分光，一束指向第二角偶反射鏡6，另一束指向第一角偶反射鏡7，

c.將數控機床工作臺運行至需要測量的名義軌跡中心，調整底座1在工作臺上的位置，使夾持器3位于橫臂2的中點，橫臂2位于底座1滑道的中點，激光干涉儀清零，數控機床工作臺沿X方向或Y方向運行名義軌跡半徑的距離，

d.數控機床工作臺相對于主軸作圓運動，第二角偶反射鏡7和分光鏡5之間的光程變化，工作臺沿Y軸的移動距離在激光干涉儀的計算機上讀出，得到圓運動的Y分量，激光干涉儀按工作臺相對于主軸的旋轉角度β或時間間隔t采集旋轉一周的Y分量，

e.將第二角偶反射鏡7取下，軸向不變固定在分光鏡5上，將第一角偶反射鏡6取下，軸向不變固定在夾持器3上，重復c步驟和d步驟的過程，采集工作臺相對于主軸旋轉一周的X分量，

f.根據各采樣點的Y分量和X分量計算出該點的實際軌跡半徑R，這些半徑R的組合即為實際軌跡。

3、根據權利要求1所述的用激光干涉法測量數控機床圓軌跡的方法，其步驟如下：

a.將底座1和激光干涉儀的激光頭4固定于數控機床的工作臺上，與X軸同向橫臂2與底座1的滑道滑動配合，夾持器3安裝于數控機床主軸上與橫臂2滑動配合；

b.將第一角偶反射鏡6固定在夾持器3上，第二角偶反射鏡7固定在底座1的滑道端部，分光鏡5固定在橫臂2端部，激光干涉儀的激光頭4、分光鏡5和第二角偶反射鏡7同在Y方向同一軸線上，激光干涉儀的激光頭4發出的激光在分光鏡5分光，一束指向第一角偶反射鏡6，另一束指向第二角偶反射鏡7，