[發明專利]一種機床回轉工作臺轉角誤差的測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201210046988.6
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102554710A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 傅建中;何振亞;姚鑫驊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及機床回轉工作臺轉角誤差的測量裝置和方法領域，具體涉及一種五軸聯動數控機床回轉工作臺轉角誤差的測量裝置和方法。

背景技術

隨著現代制造技術的不斷發展，對精密加工技術提出了更高要求。評價數控機床的精度指標主要有幾何定位精度和加工精度等，它們均受機床結構、裝配精度、伺服系統性能及外界環境等因素影響。機床的精密化不只是汽車、電子、醫療器械等工業領域的迫切需求，更是航空航天、導彈衛星、新型武器等現代化國防工業的基礎。因此，如何有效地提高機床加工精度已成為當今亟待解決的關鍵問題。

五軸聯動數控機床是實現復雜曲面零件精密高效加工的重要工具，其廣泛應用于渦輪、葉片等復雜構件的精密加工。相對于傳統三軸機床，五軸聯動機床結構更加復雜，會導致更多的精度方面的問題，除了三個線性平動軸帶來的幾何誤差外，兩個回轉軸也會帶來額外的幾何誤差。精確地對機床幾何誤差進行測量是提高機床加工精度的重要前提。目前，平動軸的幾何誤差的測量方法已趨于成熟，然而回轉軸幾何誤差的測量卻停留在探索階段。

公開號為CN101913103A的中國專利申請公開了一種數控機床回轉工作臺轉角誤差測量方法，用高精度的標準球作為測量基準，標準球由底座托架支撐，固定在工作臺上，將紅外線三維工件測頭安裝在數控機床主軸上，用以測量標準球的球心運動軌跡位置坐標，并求出數控回轉工作臺的轉角誤差。雖然該公開的測量方法通過標準球和紅外線三維工件測頭可以計算得到轉角誤差，但是該紅外線三維工件測頭測量的精度不高，對于標準球的球心運動軌跡位置坐標測量存在一定的誤差，該測量方法計算得到的數控機床回轉工作臺轉角誤差的精確度偏低。

公開號為CN102001021A的中國專利申請公開了一種五軸聯動數控機床回擺軸幾何誤差參數值的測量方法，以五軸機床RTCP刀具中心點控制功能提供的平動軸聯動坐標為測量基準，采用球桿儀分別測量回轉擺動軸不同轉角下至少三個位置處X、Y、Z方向的位移誤差，并根據所述位移誤差數據處理辨識計算出回轉擺動軸各轉角的幾何誤差，雖然該測量方法可以全面檢測五軸聯動數控機床回轉擺動軸的所有十二項幾何誤差參數，但是該測量方法中需要測量的數據較多，測量的過程也較為復雜，其簡便性有待進一步提高。

發明內容

本發明提供了一種機床回轉工作臺轉角誤差的測量裝置，其結構簡單、測量簡便、易于實施。

一種機床回轉工作臺轉角誤差的測量裝置，包括：

支架，固定在所述的回轉工作臺上；

反射鏡，與所述的支架轉動配合；

磁場發生器，用于發射磁場；

磁場感應部件，固定安裝在所述的反射鏡上，用于在磁場的作用下保持反射鏡的方向；

激光測距裝置，用于向所述的反射鏡發射、接收激光束，將反射鏡的距離變化轉換為回轉工作臺的實際轉動角度。

當回轉工作臺旋轉時，回轉工作臺上的支架和反射鏡也隨之旋轉，利用磁場和磁場感應部件對反射鏡的方向進行引導，使激光測距裝置與反射鏡成固定角度，反射鏡與激光測距裝置的距離發生變化，通過測量得到的距離變化值采用反三角函數計算后得到回轉工作臺的實際轉動角度。

反射鏡通過支架固定在回轉工作臺上并與所述的支架轉動配合，作為優選，所述的支架包括固定在所述的回轉工作臺上偏心位置的磁力底座，以及固定安裝在該磁力底座上的立柱，所述的反射鏡與所述的立柱轉動配合。所述的磁力底座的材質需要與回轉工作臺能夠相互吸引，通過設置磁力底座，使得磁力底座固定在回轉工作臺上十分方便，大大提高了支架使用的方便性，支架可以根據需要固定在回轉工作臺上任意的偏心位置。

為了能夠更準確和更方便地得到激光測距裝置與反射鏡的距離，作為優選，所述的激光測距裝置發射的激光束與所述的反射鏡的鏡面垂直。進一步優選，所述的磁場感應部件為條形磁鐵，所述的磁場感應部件的長度方向、所述的反射鏡的鏡面均與磁場方向平行。條形磁體能夠在磁場中能夠更好地導向，保持反射鏡的方向，并且磁場感應部件的長度方向、反射鏡的鏡面與磁場方向平行，能更有利于反射鏡的鏡面與激光測距裝置反射的激光束垂直。

作為優選，設有與所述的支架轉動配合的帶條形凹槽的鏡框，所述的反射鏡設置在該條形凹槽的底面。該反射鏡嵌入條形凹槽，不僅方便反射鏡的安裝，而且能使反射鏡固定牢固。進一步優選，所述的磁場感應部件設置在所述帶條形凹槽的鏡框的頂部。磁場感應部件不但不影響反射鏡反射激光束，而且還能夠更好地保持反射鏡的鏡面與激光測距裝置發射的激光束垂直。