[發明專利]基于多路激光的機床轉臺誤差一次安裝檢測設備及方法

在審

• 申請號: 201811599433.8
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109623496A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 劉獻禮;李傳東;宋厚旺;郭艷德
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于多路激光的五軸機床轉臺6項誤差一次安裝檢測設備，其組成包括：計算機6、處理器7、激光測量儀5、直角反射鏡28、雙晶平行反射鏡盒35-39、主軸支架8、測量儀吊架12、測量儀懸架16、反射鏡垂架26-27、副轉臺40-41、固定底座42，其特征在于，所述固定底座通過底座下的磁力底盤吸附在旋轉工作臺上，固定底座的中心與轉臺中心重合，所述副轉臺與固定底座之間是轉動副連接，副轉臺可以繞固定底座精確旋轉，所述雙晶平行反射鏡盒背靠在副轉臺上，通過旋轉螺釘可以進行位置調節，調節主軸支架8上的螺母將支架8與主軸3固定相連，四根支柱7連接著支架8和測量儀吊架12，懸架16通過三根螺釘17-19固定在吊架12的前側，通過調整固定板后的三個螺絲位置可以使三個激光測量儀的激光束準確發射到三個直角反射鏡上。

2.根據權利要求1所述的雙晶平行反射鏡盒35-39，其特征在于，所述鏡盒前面有三個雙晶平行反射鏡37-39成直角排列，鏡盒上方有兩個雙晶平行反射鏡35-36對齊排列，所述反射鏡盒可以平行反射來自前方的三束激光和來之上方的兩束激光，所述反射鏡盒安裝在副轉臺上，其在空間中位置和轉角的偏差就是旋轉工作臺的幾何誤差。

3.根據權利要求1所述的主軸支架8，其特征在于，由緊箍8，螺栓9，和四個連接桿7組成，四個連接桿均勻焊接在緊箍下方，通過調節螺栓的松緊可以將主軸和支架10連接。

4.根據權利要求1所述的測量儀吊架12，其特征在于，由方形薄板12，長方形加強筋13，U型卡板14，四個螺栓15組成，加強筋13焊接在薄板12中間，其上的四個螺栓15可以調節兩個U型卡板14實現激光測量儀30-31的移動和固定。

5.根據權利要求1所述的測量儀懸架16，其特征在于，三個固定螺栓將直角薄板16固定在方形薄板12前側，三個調節螺栓穿過直角薄板與三個激光測量儀32-34相連從而可以調節測量儀的位置。

6.根據權利要求1所述的直角反射鏡28和反射鏡垂架26，其特征在于，垂架由兩根細長桿26-27組成，細長桿26-27裝卡在直角薄板16下方，豎直向下，細長桿裝卡位置在每個激光發射孔23-25的前方，直角反射鏡與細長桿之間屬于鉸鏈連接，反射鏡可以旋轉角度使發射的激光線水平照射的對應的雙晶平行反射鏡上。

7.采用權利要求1-6中任一項所述的基于多路激光的五軸機床轉臺誤差一次安裝檢測設備的檢測方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟1、安裝調節反射鏡、測量儀及支架，使得激光測量儀30-34一次裝卡在測量儀吊架12和測量儀懸架16上，激光束垂直向下發射，反射鏡將豎直激光束水平反射到雙晶反射鏡上；

步驟2、順時針旋轉工作臺，從零度開始旋轉一周，在每個位置處停止運轉并記錄該位置處數控指令下的理論旋轉角度；

步驟3、在每個位置處逆時針旋轉副轉臺，旋轉角度為工作臺旋轉的理論角度，理想狀態下，副轉臺回到了起始位置且沒有轉角誤差，而實際狀態下由于旋轉工作臺臺存在幾何誤差導致副轉臺未能到達起始位置且存在轉角誤差；

步驟4、對轉回的副轉臺上的雙晶平行反射鏡盒進行多路激光測量，通過測量得到的每個雙晶反射鏡之間的光程差代入到所建立的數學模型，得到分別繞X、Y和Z的三個轉角誤差；

步驟5、通過測量單個反射鏡的光程得到轉臺的徑向誤差和軸向跳動誤差：δzc=(L₁-L₂)/2，δyc=(L₃- L₄)/2，δxc=(L₄- L₅)/2，δxc為沿X方向的徑向誤差，δyc為沿Y方向的徑向誤差， δzc為軸向跳動誤差，L₁，L₂…L₅表示激光到相應反射鏡的光程差。

8.根據權利要求7所述的基于多路激光的五軸機床轉臺誤差一次安裝檢測設備的檢測方法，其特征在于，所述步驟4，包括：

步驟41、測量激光束到雙晶反射鏡35、36的光程差L₁、L₂，測量激光束到雙晶反射鏡37、38的光程差L₃、L₄，測量激光束到雙晶反射鏡38、39的光程差L₄、L₅；

步驟42、用每個位置處測量得到的兩個雙晶反射鏡的光程差帶入數學模型中求解三項轉角誤差：tan(ε_αc)=(L₃-L₄)/M，tan(ε_βc) =(L₁-L₂)/M，tan(ε_γc) =(L₄-L₅)/M，ε_αc 為工作臺繞X軸旋轉的轉角誤差，ε_βc 為工作臺繞Y軸旋轉的轉角誤差，ε_γc為工作臺繞Z軸旋轉的轉角誤差，M為兩個雙晶平行反射鏡之間的距離，M=M1+M2。