[發明專利]一種五軸機床平動軸誤差的測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 201710147058.2
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106931915A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 王家序;楊勇;黃彥彥;周青華;熊青春;賀毅;謝靖超;魏子淇;王洪樂
• 申請（專利權）人: 四川大學;成都飛機工業(集團)有限責任公司
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙)51224
• 代理人: 楊軍

技術領域

本發明涉及機械加工設備檢測領域，尤其涉及一種測量五軸機床平動軸誤差的測量系統及測量方法。

背景技術

隨著全球制造業水平的不斷提高和精密加工技術的廣泛應用，五軸數控機床的應用領域不斷擴大，對其加工精度的要求也日益提高。數控機床自身的精度是影響加工件精度的重要因素，目前對服役期間的五軸聯動機床精度的保持最直接有效的方法是：定期對機床進行幾何誤差檢測、辨識計算并實施補償。

誤差檢測是對機床進行有效的誤差補償的重要前提，不論采取何種誤差辨識算法和后期補償手段，都需要完成對機床的誤差檢測。目前，一般使用激光干涉儀對五軸數控機床平動軸進行誤差檢測；同時，基于激光干涉儀國內外學者也提出了許多誤差辨識方法。不論是12線法、14線法、15線法、22線法等傳統辨識算法，還是新近提出的13線法，都需要進行兩軸或三軸聯動軌跡即面對角線或體對角線定位精度的檢測。

普通激光干涉儀主要由激光干涉儀、反射鏡、干涉鏡、安裝鏡柄、磁性表座、微調平臺以及三腳架等組成，由于不包含通用的夾具，將給誤差檢測帶來諸多不便。進行單軸誤差檢測時，一般通過磁性表座將反射鏡固定在主軸上進行一次檢測，接著多次變更反射鏡的位置，沿該軸方向測量多組數據。這種手動變換磁性表座的位置最主要的弊端是：不能對各個不同測點精確定位，而測點之間的相對位置不精確將直接降低誤差辨識結果的準確性。更大的問題在于：進行YZ、ZX、或者XYZ多軸聯動直線軌跡誤差檢測時，由于該測量軌跡與水平面呈一定夾角設為α，需要調整激光干涉儀和反射鏡使其光路方向與水平面呈α夾角，這個對光調節過程即便經驗豐富的操作人員也耗時相當冗長，經驗欠缺的操作者可能總也調不好，這不僅不能滿足高效的生產要求，而且會因為測量時間跨度過大機床溫度發生變化而降低各組測量數據的等溫性。

發明內容

本發明提供了一種五軸機床平動軸誤差的測量系統及測量方法，旨在解決采用現有技術進行YZ、ZX、或者XYZ多軸聯動直線軌跡誤差檢測時，光調節過程耗時較長的問題。

為了解決以上技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種五軸機床平動軸誤差的測量系統，包括一號夾持組件、反射鏡、可調干涉儀楔塊、三腳架、激光干涉儀和微調平臺；一號夾持組件包括夾持軸桿和安裝鏡柄，安裝鏡柄通過螺紋連接在夾持軸桿的下方；反射鏡通過可拆的方式設置在安裝鏡柄上，微調平臺設置在可調干涉儀楔塊上，可調干涉儀楔塊設置在三腳架上，激光干涉儀設置在微調平臺上且垂直于反射鏡的鏡面發射激光。

進一步，五軸機床軸誤差的測量系統還包括二號夾持組件，二號夾持組件包括固定板、連接螺栓、水平儀、圓柱鏡柄和調節架；固定板為正方形的平板，固定板的四個角上均設有定位孔，四個定位孔分別位于正方形的四個角上；調節架包括圓柱形的連接座和均布在連接座外側壁上的四根支桿；每根支桿均通過連接螺栓連接在固定板的上表面，每根支桿與固定板之間均設有橡膠墊圈；連接座的上方設有安裝軸，連接座與安裝軸同軸且軸線垂直穿過固定板的中心；圓柱鏡柄插接在定位孔內，圓柱鏡柄上設有刻度，圓柱鏡柄的上端通過螺紋連接有蝶型螺母，蝶型螺母搭接在固定板的上表面上；固定板的上表面設有水平儀放置平臺，水平儀放置在水平儀放置平臺上。

二號夾持組件具有很高的加工精度，可保證其下表面與水平儀放置臺平行而與其側面垂直；相鄰的四個側面相互保持垂直；四個定位定位孔的間距相等且為某一定值，利于后期的誤差辨識計算。水平儀可以直接放置在固定板的圓形放置凸臺上，也可以通過螺釘固定。當夾持軸桿與機床主軸裝配夾緊后，通過連接螺栓來實現固定板空間方位的調節，調整至水平儀呈水平狀態后，這時固定板的下表面即為水平。能便捷的實現五軸數控機床平動軸幾何精度檢測。固定板的主體呈正方形板狀，加工精度很高，其上表面有小凸臺用于放置水平儀，下表面與上表面的水平儀放置臺平行而與四個側面垂直，四個側面相互之間保持垂直或平行關系，其四角對稱的開有定位孔，各定位孔間距一定，用于固定圓柱鏡柄并實現圓柱鏡柄的精確定位。固定板的主體部分通過四個螺紋孔與夾持軸部件連接，二者之間放置有橡膠墊圈，使用時通過夾持軸與機床主軸連接緊固，且可通過調節螺栓的松緊實現固定板下表面呈水平。圓柱鏡柄呈階梯軸狀，最大端上標有刻度，反射鏡安裝其上可精確調節位置；中間段與固定板上定位孔呈微小間隙配合，實現定位和保障安裝鏡柄與固定板垂直；最小端攻有螺紋，起螺栓的作用，通過蝶形螺母使圓柱鏡柄固定在固定板上。