[發明專利]一種提高機床空間運動精度的方法

無效

• 申請號: 201410587924.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104483891A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 賀大興;常文芬;劉炳業;王曉林;王成舉;王春光;高紅;李云飛;宋慶瑞;馬春年
• 申請（專利權）人: 北京工研精機股份有限公司
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

【技術領域】

本發明涉及一種精密機床設備技術領域，具體涉及一種提高機床空間運動精度的方法。

【背景技術】

目前機床設備領域對于提高機床空間運動精度的方法主要有以下兩種：

一種是通過提高機床的制造技術，通過提高各個運動軸的幾何精度和定位精度進而提高機床整體空間的運動精度，但這種方法不確定性比較大，對于制造的成本的影響比較大。

另一種是通過激光跟蹤儀利用GPS原理測量機床的空間精度，然后通過補償的辦法提高機床的精度。但該方法要使用比較昂貴的激光測量儀器，成本和時間花費都比較大。

因此，針對機床空間誤差的提高方法，如何通過更加簡便實用的方法，成為要解決的問題。

【發明內容】

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種結構簡便、成本低、易操作的提高機床空間運動精度的方法。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現的，包括以下步驟：

步驟1：提供一機床、一框架式測量規、以及一數控補償系統；所述機床具有一運動空間及垂直于所述運動空間的測臂，所述測臂上安裝有在線測頭，所述機床的坐標為水平運動軸X、水平運動軸Y、垂直運動軸Z，所述在線測頭在所述垂直運動軸Z上；所述框架式測量規由若干標準球及固定所述標準球的結構支架構成；

步驟2：對所述框架式測量規上的所述標準球的相對位置進行標定，標定時，將所述框架式測量規底部平面不在一條直線相對位置比較遠的標準球O、標準球A和標準球B構成的平面作為參考平面，其中所述標準球O的中心作為原點建立坐標系，然后得出其余所有球相對于基準平面和原點所在坐標系中的位置關系；

步驟3：將所述框架式測量規放置在所述機床的所述運動空間，調整所述框架式測量規的位置，使其原點置于所述機床相對應的坐標位置附近；

步驟4：利用所述機床主軸上安裝的所述在線測頭，對所述標準球O中心所在的所述機床坐標設置為所述機床運動的參考原點，并對其余每一個標準球的中心點的位置進行測量，得出各個標準球中心點的空間坐標；

步驟5通過矢量坐標的轉換，計算所述運動空間的各個所述標準球中心的坐標位置；

步驟6：將測量所得到的各個所述標準球中心點的位置，與坐標變換和計算后所述框架式測量規上所述標準球中心點的位置進行對比，并對位置誤差進行比較，所述數控系統對差值進行補償。

進一步地，步驟1：所述在線測頭是一個檢測元件，通過一定形狀的觸點，對所述框架式測量規上的所述標準球的位置進行測量。

進一步地，步驟1中：所述結構支架采用熱膨脹系數極低的材料制成，保證所述標準球在框架的位置相對固定，并不易受到外部的影響。

進一步地，步驟1中：所述數控補償系統用來將所述在線測頭對所述標準球測量采集的信號進行計算，并轉換成所述機床坐標系中所述標準球中心點的位置。

進一步地，步驟2中：標定的方法可以使用高精度的三坐標測量機或其它更高精度的儀器設備。

進一步地，步驟6中，經過坐標變換后，所述標準球在所述機床坐標系中的實際位置是M點，而在所述機床坐標系中測量到的該點的位置坐標是M’，根據誤差矢量ΔE，得到機床坐標空間內對應的三個運動軸的矢量差ΔX、ΔY、ΔZ

本發明的有益效果是：本發明與現有的利用激光測量空間誤差的方法完全不同，采用框架式測量規可以不受氣流等環境因素的影響；采用所述框架式測量規作為精度測量的基準，將其上面固定的所述標準球作為測量的特征點，通過多個不同特征點的誤差對比，對所述機床的運動空間的誤差進行補償，進而提高機床的空間運動坐標精度。

為便于貴審查委員能對本發明的目的、形狀、特征及其功效皆能有進一步的認識與了解，并結合實施例與附圖作詳細說明。

【附圖說明】

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明框架式測量規的結構示意圖；

圖3為本發明標準球實際位置與在線測量位置關系圖。

具體實施方式的附圖標號說明：