[發(fā)明專利]一種數控機床導軌型面快速檢測裝置及檢測方法

有效

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• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104132627A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 李焱;馬曉波;謝志坤;仇健;劉啟偉;王海濱;葛任鵬
• 申請（專利權）人: 沈陽機床（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 孫玲

技術領域

本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種數控機床導軌型面快速檢測裝置及檢測方法，屬于數控機床精度測試領域。

背景技術

機床導軌型面精度的測量方法，從目前來看，主要是使用水平儀、自準直儀和激光干涉儀，水平儀操作簡單、使用方便、成本較低，但精度較低，一般只能達到10～20μm/m。可以測量導軌在垂直面內的直線度以及兩條導軌之間的平行度，但是測量水平面內的直線度就很困難，另外，測量距離長了難以保證測試結果的真實性；自準直儀成本相對激光干涉儀測量低，但不易達到很高的精度，一般為5μm/m。因為光線(LED發(fā)光元件)在空氣中并非絕對準直，測量范圍越大，偏差也越大，光束在傳播過程中易受到各種干擾而出現偏差，并且是非連續(xù)測量，結果具有很大的隨機性；激光干涉儀具有測量距離大(40m)，測量速度快(60m/min)，測量精度高(0.4μm/m)的特點，而且可以連續(xù)測量和采用計算機進行數據處理、顯示和打印，并且激光準直性好、抗干擾能力強，因此更適合于車間等環(huán)境稍差的場合使用，缺點是價格昂貴、操作復雜、需要進行補償。

綜合以上儀器的優(yōu)缺點，每一種儀器都有各自的適用范圍，但都無法一次性地快速、精確地完成直線度、平面度和平行度的測量工作。

發(fā)明內容

本發(fā)明創(chuàng)造要解決的技術問題是提供一種數控機床導軌型面快速檢測裝置及檢測方法，數控機床導軌型面快速檢測裝置通過移動光學鏡片組進行等間距采集數據，實現實時高密度采集測試數據，提高測試精度。本發(fā)明的測試裝置具有精確、可靠、快速等特點，可一次性完成多項測試指標的檢測工作，節(jié)省時間和人力。

為解決以上問題，本發(fā)明創(chuàng)造的具體技術方案如下：在導軌的端部外側設有固定放置的激光發(fā)射器，分光鏡和激光接收器，在導軌的上表面設有可在導軌上移動的光學部件，光學部件由兩組的光學鏡片組Ⅰ和光學鏡片組Ⅱ組成；分光鏡將激光發(fā)射器的輸入光源分成兩個光路分別進入光學鏡片組Ⅰ和光學鏡片組Ⅱ，每束輸入光源在光學鏡片組Ⅰ和光學鏡片組Ⅱ內分別形成一束反射回路和一束折射回路，反射光和折射光分別輸入到激光接收器中。

所述的分光鏡由一個wollaston棱鏡和兩個物鏡組成，兩個物鏡的位置分別與光學鏡片組Ⅰ和光學鏡片組Ⅱ的位置對應。

所述的光學鏡片組Ⅰ的結構為，在光學鏡片組Ⅰ的中部設有正分光鏡，正分光鏡前上方設有反射鏡Ⅰ，后下方設置反射鏡Ⅱ，其中正分光鏡的反射/折射面A與反射鏡Ⅰ的反射面B垂直，反射鏡Ⅱ的反射面C與正分光鏡的反射/折射面A平行，且反射鏡Ⅱ的反射光位于正分光鏡的下方；其中正分光鏡為底面和頂面水平，背面和兩個側端面垂直，前表面與底面呈α角。

所述的光學鏡片組Ⅱ的結構為，在光學鏡片組Ⅱ的中部設有反分光鏡，反分光鏡左側設有反射鏡Ⅲ，右側設置反射鏡Ⅳ，其中反分光鏡的反射/折射面D與反射鏡Ⅲ的反射面E垂直，反射鏡Ⅳ的反射面F與反分光鏡的反射/折射面D平行，且反射鏡Ⅳ的反射光位于反分光鏡的外部；其中反分光鏡底面和頂面水平，背面和兩個側端面垂直，前表面與一端的側端面呈α角。

采用檢測裝置對數控機床導軌型面快速檢測的方法，包括以下步驟：

1)安裝檢測裝置，調整儀器，檢測導軌0檢測位的初始傾角偏差，即繞Y軸的轉動偏差δy(0)和繞Z軸的轉動偏差δz(0)，并記錄在分析軟件中；

2)安裝激光發(fā)射器、分光鏡、激光接收器，將光學部件安裝到導軌上表面0點檢測位，并調整光學部件使其處于理想狀態(tài)，即無繞Y軸的轉動偏差δy和繞Z軸的轉動偏差δz；記錄此時的返回光路在激光接收器上的位置信息以及光學部件和激光接收器的初始距離dz(0)；

3)將光學部件沿導軌移動到下一個測試位置，測試導軌偏差信息。反復執(zhí)行此操作，直至完成整個導軌的測試；

4)當光學鏡片組從0檢測位沿導軌移動到n檢測位的過程中，激光接收器將接收到一系列的反饋光路信息，經軟件計算得到位置誤差信息：P0(dx，dy，δy，δz，dz)、P1(dx，dy，δy，δz，dz)、…Pn(dx，dy，δy，δz，dz)，將位置誤差信息作為曲面的構造點，以及初始檢測位的偏差δy(0)和δz(0)，即可得到單個導軌的型面誤差；

5)重復步驟1-4應用在另一個平行布置的導軌上，即可得到另一條導軌的型面誤差；

6)經對比可得到平行度誤差。