[发明专利]数控车床误差自动测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及对数控车床运行状态的监控领域，尤其是涉及对数控车床误差测量、评价及补偿领域。

技术背景

数控车床作为新一代工作母机，在机械制造中已得到广泛的应用，精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高，对数控车床的精度也提出了更高的要求。定位精度是数控机床的一项重要指标，数控车床生产厂家在机床出厂时，都需要对其位置精度进行标定；同时，用户在选购数控机床时，往往也十分看重机床的定位精度，特别是各轴的定位精度和重复定位精度。统计资料表明：65.7％以上的新机床，安装时都不符合其技术指标；90％使用中的数控机床处于失准工作状态。因此，对机床精度进行定期测试是非常必要的，以便及时发现和解决问题，提高零件加工精度。

目前，现有商品化数控机床都具有螺距误差补偿功能。通常在数控机床出厂时，需要对其进行充分的校正安装，手工输入螺距误差补偿数据，这种方式易出错。机床用户在使用一段时间后，精度会不断裂化，有必要对机床进行重新校正。当前，误差检测、评价及补偿是机电联调工作中重要的一环，它是制约机床大批量生产的一个原因之一。因此，寻求一种简单、快速和低成本的误差标定装置，尤为必要，特别是对于大量生产和消费的中、低档经济型数控车床来说，具有重要的现实意义。

而现有的数控机床误差测量方法主要有激光干涉仪法，步距规与千分表组合法以及光栅尺法，这些方法存在一定的局限性，其中激光干涉仪法操作复杂、效率低、成本高及使用环境要求高；步距规与千分表组合方法，其中重要的问题，大部分工作需要人的参与，如数据需要人来读取和处理，这样大大提高出错的可能性，效率很低；光栅尺，安装不便，现有的类似的测量系统没有考虑误差补偿，如海德汉(Heidenhain)直线光栅误差测量系统。目前，车床误差测量主要采用激光干涉仪，激光干涉仪存在成本高、测量效率低和操作不方便等缺点。从现有专利来看：申请号为200510035936，发明创造名称为“三坐标误差补偿系统及方法”的专利申请文件公布的技术方案为：利用激光镭射干涉仪等高精度测量仪器测量三坐标机床的误差，建立误差模型，利用独立的误差模块，根据输入的坐标值，由误差模型计算误差，输出补偿后的实际坐标值。因为需要手动输入坐标值，因此其补偿不方便。申请号为200410093428.1，发明创造名称为“基于机床外部坐标系偏置的数控机床误差实时补偿器”的专利申请文件公布的补偿器在补偿时需要与数控系统的底层硬件连接，同时在实时输出补偿误差时，需与数控系统的运动控制同步，因此应用不方便。申请号为92204762.6，发明创造名称为“T型机床误差检具”的专利申请文件公布的误差检具在安装测量过程中非常复杂，也不便于在车机上应用。

发明内容

本发明的目的是提高数控车床误差测量的效率，降低误差测量成本。

一种数控车床误差自动测量装置包括杠杆式电感测位仪、步距规、夹具、夹持机构和数据采集与处理器；杠杆式电感测位仪的测头与步距规的测量基准面接触，杠杆式电感测位仪的夹持端与夹持机构的夹持端相连接；杠杆式电感测位仪与数据采集与处理器相连接，用于向数据采集与处理器传输位移信号；步距规放置在夹具上。

所述夹具具有一个底面和与底面垂直相交且高出底面的正面，底面两端各有一个高出底面的侧面，两侧面的外部各与一圆棒连接，两圆棒的轴线与底面和正面的相交线平行。所述底面上端放置有磁体。

所述夹具具有一个底面和与底面垂直相交且高出底面的正面，底面下端的一侧具有用于与机床导轨斜面相接的斜面和用于与机床导轨相接的水平面，该斜面和水平面的相交线与底面和正面的相交线垂直。所述底面上端、所述底面下端一侧的斜面和水平面均放置有磁体。

所述数据采集与处理器(4)包括：

参数设置模块用于设置参数数据；

G代码生成模块用于接收来自参数设置模块的参数数据，生成数控机床运动指令。

测量装置校正模块用于接收来自参数设置模块的参数数据、来自杠杆式电感测位仪的位移信号、手动输入的杠杆式电感测位仪的实际位移和步距规点位置之间的实际间距，计算得到测量装置误差数据，将其传送给误差测量模块；

误差测量模块用于接收来自参数设置模块的参数数据、来自杠杆式电感测位仪的位移信号和来自测量装置校正模块的测量装置误差数据，根据位移信号获取位移数据，判断机床的运、停状态，利用测量装置误差数据修正位移数据，对修正后的位移数据处理形成误差数据，将误差数据传送给数据拼接模块；

数据拼接模块用于接收来自参数设置模块的参数数据和来自误差测量模块的误差数据，生成整个机床运动行程的误差数据。