[發明專利]使用雙球桿儀測量機床主軸空間三維誤差的方法

有效

• 申請號: 202011069532.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112192317B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王文;孫濤;吳海梅;陳占鋒;盧科青;楊賀;桑志謙;郭宗福
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了使用雙球桿儀測量機床主軸空間三維誤差的方法。球桿儀產品本身只能檢測出沿其軸向敏感方向上的誤差變化。本發明中與加長桿及主軸工具杯相連接的球桿儀一，同傳統的球桿儀一樣用于測量多軸機床主軸在理論平面內的圓弧插補運動所產生的誤差；與承重桿及加長桿相連的球桿儀二用于測量垂直于多軸機床主軸運動理論平面方向的主軸運動誤差。本發明使用兩個球桿儀同時進行測量，可以準確獲得多軸機床主軸在被測位置的空間三維方向的幾何誤差量；可以根據檢測現場的不同，在加長桿與球桿儀一之間加裝不同長度的桿來調節中心軸兩側的長度比例，成倍地放大或縮小此誤差，利于球桿儀二對此誤差的高精度檢測。

技術領域

本發明屬于機床誤差檢測技術領域，具體涉及一種使用雙球桿儀測量多軸機床主軸空間三維誤差的裝置與方法。

背景技術

現代工業對多軸機床加工精度有著越來越高的要求。但多軸機床各軸間的裝配、相互運動關系及其制造精度等問題，都會影響到多軸機床的加工精度。因此，對多軸機床輸出端主軸的運動誤差進行檢測成為一項重要的工作，而如何快速、有效地檢測出多軸機床輸出端主軸的運動誤差是其中的關鍵，也是進行誤差補償的基礎。

在現有的多種測量設備中，球桿儀相對于其他檢測設備具有價格低、安裝便捷、檢測效率高等優勢。作為一種已經商品化的檢測機床誤差的儀器，球桿儀可以檢測出機床單軸直線度、兩軸垂直度、反向越沖、反向間隙等的機床主要幾何誤差。

在使用球桿儀對機床的幾何誤差進行檢測時，通常情況是令多軸機床的其中兩軸聯動，其余軸固定，使得輸出端主軸在某一平面內做圓弧插補運動。但是由于各軸間的裝配關系、傳動軸的安裝偏心、傳動間隙、熱變形等原因，導致多軸機床輸出端主軸的運動不僅僅是在理想的平面內，而是多個方向的耦合誤差。但是球桿儀產品本身只能檢測出沿其軸向敏感方向上的誤差變化，最終解得兩個方向的誤差量，對多軸機床輸出端主軸其他方向的幾何誤差無法進行檢測。

發明內容

為了彌補現有球桿儀產品測量方向單一的缺陷，本發明提出一種使用雙球桿儀測量機床主軸空間三維誤差的方法，使用兩個球桿儀，結合加長桿、承重桿、三點支撐式磁性球窩、同步旋轉件、中心軸等，對多軸機床輸出端主軸空間三維方向上的運動幾何誤差進行測量，且可以根據測量場合的需要，通過在加長桿及球桿儀一之間加裝不同長度的桿來調節中心軸兩側的長度比例，成倍地放大或縮小多軸機床輸出端主軸在垂直于球桿儀一敏感方向上的運動誤差量，從而利于球桿儀二對此誤差的高精度檢測。本發明適用于普通機床、數控機床、超精密機床等多軸機床輸出端主軸的運動誤差檢測。

為了解決上述技術問題，本發明采取的技術方案具體如下：

本發明使用雙球桿儀測量機床主軸空間三維誤差的方法，具體如下：

步驟一、將圓蓋通過法蘭軸承一和法蘭軸承二支承在中心軸上；然后，將磁性球窩一底部的外螺紋與中心軸頂部的螺紋孔連接,中心軸底部的外螺紋與底座工具杯頂部的螺紋孔連接；最后，將支架與圓蓋固定；

步驟二、將主軸工具杯固定在待測多軸機床的輸出端主軸上，底座工具杯通過磁力吸附固定在待測多軸機床的工作臺上；

步驟三、將磁性球窩二和磁性球窩三的外螺紋與加長桿兩端的螺紋孔分別連接；將磁性球窩四的外螺紋與承重桿一端的螺紋孔連接，承重桿另一端的螺紋孔與精密球一底部的外螺紋連接；然后，使用球桿儀二分別對加長桿兩端磁性球窩二和磁性球窩三的球心距以及承重桿兩端磁性球窩四和精密球一的球心距進行標定；

步驟四、將球桿儀一非敏感端的螺紋孔與加長桿靠近磁性球窩三位置處的外螺紋連接，此時，磁性球窩二的球心、磁性球窩三的球心和球桿儀一敏感端的精密球二球心位于同一直線上；將精密球一吸附在磁性球窩三中，然后在校準塊規上對球桿儀一敏感端的精密球二與精密球一的球心距進行標定校準，并記錄校準后精密球二與精密球一的球心距有效長度L₁，以及球桿儀一測得的精密球二與精密球一的球心距誤差值x₀。