[發明專利]數控機床動態精度檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201911181489.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN111215967B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 畢慶貞;許坤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22;B23Q17/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種數控機床動態精度檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：在機床主軸（1）上裝夾標準球棒（2），在機床工作臺上安裝底座（6），并在底座上安裝傳感器支架（4），在傳感器支架（4）以及底座（6）上安裝位移傳感器（3），安裝完成后進行位置校正；

步驟2：編寫數控程序，使得標準球棒（2）能夠在空間按照設定軌跡運動，將數控程序導入數控系統；

步驟3：通過數控系統控制標準球棒（2）運動，在運行過程中，通過傳感器支架（4）上的位移傳感器（3）對標準球棒（2）中部標準球的位移數據進行實時采集；通過底座（6）上的位移傳感器（3）對標準球棒（2）一端的標準球的位移數據進行實時采集；

步驟4：數據處理系統通過標準球棒（2）上兩個位置的標準球的位移數據求出標準球棒（2）的姿態信息；

步驟5：數據處理系統通過將標準球棒（2）的姿態信息與理論的標準球棒（2）的運動軌跡信息對比，對機床動態精度進行分析，所述理論的標準球棒（2）的運動軌跡信息即為數控系統導入的標準球棒（2）設定的運動軌跡信息；

所述設定的標準球棒（2）的運動軌跡為標準S形軌跡；

所述數據處理系統對底座（6）上位移傳感器（3）采集的數據進行坐標變換得到刀尖點位置的X、Y、Z三方向坐標；對傳感器支架（4）上位移傳感器（3）采集的數據進行坐標變換并結合刀尖點位置數據計算得到運動過程中的刀軸方向數據；

數據處理系統根據刀尖點位置與刀軸方向數據，計算得到運動過程的實際S軌跡的空間形狀，并與標準S軌跡對比，分析運動過程中的機床主軸（1）的位姿偏差；

數據處理系統還包括機床誤差辨識模塊，通過對S軌跡下機床主軸（1）位姿偏差進行特征提取與分析，獲得機床主軸（1）幾何誤差；

還包括機床主軸（1）、標準球棒（2）、位移傳感器（3）、傳感器支架（4）、緊固件（5）以及底座（6），所述標準球棒（2）連接機床主軸（1），傳感器支架（4）通過緊固件（5）安裝在底座上，所述傳感器支架（4）以及底座（6）上分別通過緊固件（5）安裝有位移傳感器（3）；所述機床主軸（1）連接數控系統；

所述標準球棒（2）包括兩個標準球，所述傳感器支架（4）上的位移傳感器（3）和底座（6）上的位移傳感器（3）分別采集兩個標準球的位移數據；

所述標準球棒（2）還包括球桿，一個標準球設置在球桿的一端，另一個標準球設置在球桿的中部；球桿的另一端連接機床主軸（1），所述標準球棒（2）與機床主軸（1）同軸連接。

2.根據權利要求1所述的數控機床動態精度檢測方法，其特征在于，所述傳感器支架（4）上的位移傳感器（3）能夠采集標準球棒（2）中部標準球的位移數據，所述底座（6）上的位移傳感器（3）能夠采集標準球棒（2）一端的標準球的位移數據。

3.根據權利要求1所述的數控機床動態精度檢測方法，其特征在于，所述傳感器支架（4）上設置有兩個相互垂直的位移傳感器（3），且兩個位移傳感器（3）所在的面與機床主軸（1）的運動方向垂直。

4.根據權利要求1所述的數控機床動態精度檢測方法，其特征在于，所述底座（6）上設置有三個位移傳感器（3），所述三個位移傳感器（3）沿底座（6）的周向均勻分布。

5.根據權利要求1所述的數控機床動態精度檢測方法，其特征在于，還包括數據處理系統，所述數據處理系統連接位移傳感器（3）、數控系統。