[發明專利]一種用于立式加工中心線性軸熱定位誤差的測試方法

在審

• 申請號: 201710204395.0
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106975983A
• 公開（公告）日: 2017-07-25
• 發明（設計）人: 楊澤青;韓靖;楊偉東;劉麗冰;彭凱;張俊峰;李莉;張艷蕊;張玉佩;李媛媛;成玉飛;陳英姝;譚飏;李增強;張炳寅;范敏
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q17/24
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群,王瑞

1.一種用于立式加工中心線性軸熱定位誤差的測試方法，其特征在于該方法的具體步驟如下：

步驟一，測量立式加工中心線性軸各個測量點在初始時刻的定位誤差：

1、規劃測量點：在線性軸上等距離規劃N個測量點；

2、熱定位誤差測量裝置的安裝：在規劃完測量點之后，進行熱定位誤差測量裝置的安裝及光路準直；線性軸分為X軸方向、Y軸方向和Z軸方向，針對不同方向的線性軸，熱定位誤差測量裝置的安裝方式不同：

X軸安裝：將激光頭安裝在云臺上，云臺固定安裝在支架上；支架固定于水平面上，位于立式加工中心的一側；第二線性反射鏡通過第一磁力基座安裝在立式加工中心的X軸上，位于立式加工中心的另一側；線性干涉鏡通過第二磁力基座安裝在立式加工中心的Z軸上；線性干涉鏡位于激光頭和第二線性反射鏡之間；激光頭、線性干涉鏡的分光鏡和第二線性反射鏡三者的中心在同一直線上；

Y軸安裝：將激光頭安裝在云臺上，云臺固定安裝在支架上；支架固定于水平面上，位于立式加工中心的正前端；第二線性反射鏡通過第一磁力基座安裝在立式加工中心的Y軸上；線性干涉鏡通過第二磁力基座安裝在立式加工中心的Z軸上；線性干涉鏡位于激光頭和第二線性反射鏡之間；激光頭、線性干涉鏡的分光鏡和第二線性反射鏡三者的中心在同一直線上；

Z軸安裝：將激光頭安裝在云臺上，云臺固定安裝在支架上；支架固定于水平面上，位于立式加工中心的正前端；第二線性反射鏡通過第一磁力基座安裝在立式加工中心的Z軸上；線性干涉鏡通過第二磁力基座安裝立式加工中心的XY軸水平面上；激光頭和線性干涉鏡的分光鏡的入射光中心在同一條直線上，分光鏡的出射光中心和第二線性反射鏡中心在同一直線上，兩直線相互垂直；

熱定位誤差測量裝置安裝完成后，對激光干涉儀進行光路準直；

3、測量立式加工中心線性軸各個測量點在初始時刻的定位誤差：開始測量，對各個測量點進行測量：對X軸進行測量時，第二線性反射鏡沿X軸做直線運動，保持線性干涉鏡和Z軸固定不動；對Y軸進行測量時，第二線性反射鏡沿Y軸做直線運動，保持線性干涉鏡和Z軸固定不動；對Z軸進行測量時，第二線性反射鏡沿Z軸做直線運動，保持線性干涉鏡和水平面軸固定不動；采用最小二乘法對各個測量點的測量數據進行計算分析，得到立式加工中心線性軸各個測量點在初始時刻的定位誤差E_si，各個測量點在初始時刻的定位誤差計算公式為：E_si＝l_1i-x_1i；

其中：E_si為初始時刻各個測量點的定位誤差，l_1i為初始時刻各個測量點的直接測量值；x_1i為初始時刻各個測量點的真實值；初始時刻是指立式加工中心加工開始前線性軸未產生熱變形的時刻；

步驟二，測量立式加工中心線性軸各個測量點在任意時刻的定位誤差：

開始測量，測量條件與步驟一相同，對各個測量點進行測量：對X軸進行測量時，第二線性反射鏡沿X軸做直線運動，保持線性干涉鏡和Z軸固定不動；對Y軸進行測量時，第二線性反射鏡沿Y軸做直線運動，保持線性干涉鏡和Z軸固定不動；對Z軸進行測量時，第二線性反射鏡沿Z軸做直線運動，保持線性干涉鏡和水平面軸固定不動；采用最小二乘法對各個測量點的測量數據進行計算分析，得到立式加工中心線性軸各個測量點在任意時刻的定位誤差E_i，各個測量點在任意時刻的定位誤差計算公式為：E_i＝l_2i-x_2i；

其中：E_i為任意時刻各個測量點的定位誤差，l_2i為任意時刻各個測量點的直接測量值；x_2i為任意時刻各個測量點的真實值；任意時刻是指立式加工中心線性軸加工運轉進行中的任意時刻；

步驟三，得到立式加工中心線性軸各個測量點在任意時刻的熱定位誤差：

立式加工中心線性軸各個測量點在任意時刻的熱定位誤差E_ti等于立式加工中心線性軸各個測量點在任意時刻的定位誤差E_i減去立式加工中心線性軸各個測量點在初始時刻的定位誤差E_si，其計算公式為：E_ti＝E_i-E_si，通過立式加工中心線性軸各個測量點在任意時刻的熱定位誤差得到立式加工中心線性軸在任意時刻的熱定位誤差。

2.根據權利要求1所述的用于立式加工中心線性軸熱定位誤差的測試方法，其特征在于對激光干涉儀進行光路準直的具體步驟如下：

(1)熱定位誤差測量裝置安裝完成后，目測調節激光頭、線性干涉鏡和第二線性反射鏡的位置，使得激光頭的激光發射器發出的激光束經過線性干涉鏡和第二線性反射鏡后都回到激光頭中；

(2)當第二線性反射鏡和線性干涉鏡距離最近時，對線性干涉鏡進行位置調節，使得激光頭的激光發射器發出的激光束經過線性干涉鏡和第二線性反射鏡后都回到激光頭中；然后對激光頭的位置進行微調，使得激光頭的激光發射器發出的激光束經過線性干涉鏡和第二線性反射鏡后都回到激光頭的探測器中；

(3)當第二線性反射鏡和線性干涉鏡距離最遠時，對線性干涉鏡進行位置調節，使得激光頭的激光發射器發出的激光束經過線性干涉鏡和第二線性反射鏡后都回到激光頭中；然后對激光頭的位置進行微調，使得激光頭的激光發射器發出的激光束經過線性干涉鏡和第二線性反射鏡后都回到激光頭的探測器中；

(4)重復(2)和(3)過程，直到在全行程內，激光頭的激光發射器發出的激光束經過線性干涉鏡和第二線性反射鏡后都回到激光頭的探測器中。