[發(fā)明專利]一種機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010419266.5
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN111618662A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國華;劉敦奇;張林;向華;趙殿章;童光慶;李波;陳運(yùn)星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北文理學(xué)院
• 主分類號(hào): B23Q17/24
• 分類號(hào): B23Q17/24;B23Q23/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

1.一種機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述熱誤差特性測試包含機(jī)床刀尖點(diǎn)熱誤差測試和機(jī)床工作臺(tái)熱誤差測試；包括如下步驟：

步驟一：對(duì)機(jī)床實(shí)施熱溫升實(shí)驗(yàn)，通過紅外熱成像儀掃描整個(gè)所述機(jī)床，掌握所述機(jī)床的熱溫度分布規(guī)律，對(duì)所述機(jī)床發(fā)熱量大的區(qū)域布置溫度傳感器，作為所述機(jī)床的溫度測試點(diǎn)，用以收集溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

步驟二：機(jī)床刀尖點(diǎn)熱誤差測試，以所述機(jī)床的刀尖點(diǎn)作為基準(zhǔn)，借助位移傳感器建立刀尖點(diǎn)在空間位置的坐標(biāo)，并通過第一測量機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測刀尖點(diǎn)隨溫度變化偏差，得到刀尖點(diǎn)隨溫度變化特性；

步驟三：機(jī)床工作臺(tái)熱誤差測試，以機(jī)床工作臺(tái)上的工件為基準(zhǔn)，選取所述工件上的某一位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，借助位移傳感器建立所述基準(zhǔn)點(diǎn)在空間上的位置坐標(biāo)，通過第二測量機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測所述工件上所述基準(zhǔn)點(diǎn)位置隨著溫度變化的偏差，得到機(jī)床工作臺(tái)上所述基準(zhǔn)點(diǎn)隨溫度變化特性；

步驟四：將溫度變化下所述刀尖點(diǎn)隨溫度變化特性與機(jī)床工作臺(tái)上所述基準(zhǔn)點(diǎn)隨溫度變化特性的偏差相聯(lián)系；判斷在兩個(gè)空間位置上溫度相同時(shí)，機(jī)床刀尖點(diǎn)在各軸上的偏移量與機(jī)床工作臺(tái)所述基準(zhǔn)點(diǎn)在各軸上的偏移量是否相同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述第一測量機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述機(jī)床的主軸上的兩個(gè)溫度傳感器，記為a、b，分別動(dòng)態(tài)監(jiān)測刀尖空間位置隨溫度T_a，T_b變化偏差，得到X軸上的偏差和溫度的函數(shù)關(guān)系Δx＝f(T_a，T_b)，通過一系列的測量點(diǎn)線性擬合出Δx＝a₁T_a+a₂T_b+c的關(guān)系式，同理分別擬合出Y軸Δy和Z軸Δz的關(guān)系式，建立不同溫度下刀尖點(diǎn)的誤差變化情況。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述第二測量機(jī)構(gòu)包括布置在所述機(jī)床的絲杠螺母和近端軸承座上的兩個(gè)溫度傳感器，記為A、B，分別動(dòng)態(tài)監(jiān)測所述基準(zhǔn)點(diǎn)在X軸上隨溫度T_A，T_B變化偏差，得到X軸上的偏差和溫度的函數(shù)關(guān)系ΔX＝f(T_A，T_B)，通過一系列的測量點(diǎn)線性擬合出ΔX＝A₁T_A+A₂T_B+C的關(guān)系式，同理分別擬合出Y軸ΔY和Z軸ΔZ的關(guān)系式，建立不同溫度下機(jī)床工作臺(tái)上所述基準(zhǔn)點(diǎn)的誤差變化情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述步驟二中的位移傳感器為布置在所述機(jī)床工作臺(tái)的夾具上的三個(gè)位移傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述步驟三中的位移傳感器為布置在所述機(jī)床的主軸套筒夾具上的三個(gè)位移傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述步驟一中對(duì)所述機(jī)床實(shí)施熱溫升試驗(yàn)時(shí)，加熱時(shí)間判斷的標(biāo)準(zhǔn)為所述機(jī)床達(dá)到熱平衡狀態(tài)；待所述機(jī)床達(dá)到熱平衡狀態(tài)再通過所述紅外熱成像儀掃描整個(gè)所述機(jī)床。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，所述主軸上的溫度傳感器以所述主軸的軸線對(duì)稱設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，通過所述熱誤差特性測試方法建立刀尖點(diǎn)與所述基準(zhǔn)點(diǎn)的綜合誤差模型，并在X、Y、Z三個(gè)方向進(jìn)行疊代消除，形成X、Y、Z三個(gè)方向的綜合誤差模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法，其特征在于，還包括用于權(quán)利要求1所述的機(jī)床整機(jī)熱誤差特性測試方法的機(jī)床；所述機(jī)床具有機(jī)床基座，所述機(jī)床基座上安裝有X向?qū)к墸鯴向?qū)к壣习惭b有Y向?qū)к墸鯵向?qū)к壣显O(shè)有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)上安裝有工作臺(tái)夾具，所述工作臺(tái)上方設(shè)有主軸，所述主軸下方連接有刀具；所述主軸的兩側(cè)對(duì)稱的設(shè)有溫度傳感器，所述工作臺(tái)夾具或所述主軸的主軸套筒夾具上設(shè)有位移傳感器。