[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

本發明公開了一種基于多路激光的機床轉臺誤差一次安裝檢測設備及方法，該檢測設備主要由計算機、處理器、激光測量儀、直角反射鏡、雙晶平行反射鏡盒、測量儀支架、副轉臺、組成。測量儀支架與主軸通過緊箍上的螺栓相連固定，兩個相對的激光測量儀安裝在加強筋板上并垂直向下發射激光，測量儀支架前裝有位置可調的三個激光測量儀，光線垂直向下經過直角反射鏡反射到多晶平行反射鏡鏡面上，多晶平行反射鏡安裝在副轉臺上。本發明涉及的測量方法包括：步驟1.安裝調節檢測設備；步驟2.順時針旋轉工作臺，記錄理論旋轉角度；步驟3.逆時針旋回副轉臺；步驟4.進行多路激光測量；步驟5.將測量得到的光程帶入模型得到轉臺的幾何誤差。

技術領域

本發明涉及五軸機床幾何誤差檢測領域，特別是涉及五軸機床旋轉臺幾何誤差的激光檢測設備及其檢測方法。

背景技術

五軸數控機床相較于傳統的三軸數控機床，刀具加工的位置和姿態變換節奏快效率高，因此航空航天、汽車、船舶等領域涉及的復雜薄壁件多在五軸加工中心一次裝卡加工，原因之一是避免薄壁件在三軸機床加工中重復安裝操作帶來的各項誤差。我們知道，五軸數控機床豐富的運動姿態在提高了加工效率的同時也帶來了不可避免的缺點，比如穩定性差，加工精度低。那么怎樣在保證加工效率的同時提高五軸機床的加工精度呢。

研究表明，機床幾何及熱誤差占機床總誤差的比例約為65%，那么對五軸機床幾何及運動誤差進行軟件補償是大幅度提高五軸機床精度的有效辦法，而進行機床誤差補償的前提是進行機床幾何及運動誤差的檢測。因此，尋找一種便捷可靠的幾何誤差檢測方法顯得尤為重要。目前，五軸機床幾何誤差的檢測設備及方法各式各樣，有激光干涉儀、球桿儀、平面光柵、R-test等，對機床空間誤差的檢測方法有十四線法、十二線法、九線法等。我們發現，對機床平動軸誤差的檢測已趨于成熟且方法多樣，例如中國專利CN105492860A公開了一種可檢測直線軸21項幾何誤差的激光測量系統與方法；中國專利CN104390586A公開了一種機床單軸運動的幾何誤差的檢測設備及其檢測方法。而對于旋轉軸誤差的檢測方法相對較少且需要更深入的研究。

國內外學者對五軸機床旋轉軸幾何誤差的檢測大多采用單路或雙路激光，我們發現，這樣的檢測方法存在著一些不足，其中之一就是為了獲得旋轉軸的6項幾何誤差，包括三項直線誤差和三項轉角誤差，需要進行多次安裝來更改測量線路，使得測量周期長、效率低。本發明涉及的旋轉工作臺幾何誤差檢測設備主要有以下創新點：

1.能夠一次裝卡安裝實現對轉臺三項轉角誤差、徑向誤差和軸向跳動誤差的多路激光檢測，在能夠一次精確檢測轉臺的全部6項幾何誤差的同時提高了測量效率；

2.建立了簡單的數學模型來解算轉臺的6項幾何誤差，無需建立復雜的空間誤差模型來辨識轉臺誤差；

3.考慮副轉臺在回轉過程中存在的自身誤差，引入誤差修正參數來修正測量結果。

發明內容

針對目前研究中轉臺幾何誤差的測量存在的安裝調試復雜、光路改變頻繁、辨識原理難懂等技術問題，為了尋找一種便捷、可靠、精準的旋轉軸6項誤差辨識方法，本發明提供了一種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及方法。