[发明专利]双球转角量规

说明书

所属技术领域

本项技术发明涉及一种对五轴数控机床两转轴工作台转动角度进行检测的方法及其使用的仪器。

背景技术

五轴数控机床的两转轴工作台综合转角精度检测在国际、国内都是一项空白。目前，公知的检测方法是在实验室中对两转轴工作台的各个转轴进行单独的转角误差测试，而且必须使用昂贵的光学仪器(如自准直仪)对高精度多面体(如36面棱柱体)进行等间隔(10°)转角测量。这种方法不适合于生产现场对五轴数控机床运行状态进行适时监控，而且检测后的数据对机床运动精度分析和误差补偿也无实际价值，因为转动工作台各个转轴单独的转动误差并不能完全反映工作台两轴同时动作后的真实结果。由此，五轴数控机床的研制、应用领域急需出现能够对两转轴工作台进行综合转动误差检测的简便易行方法和检验仪器。

发明内容

为了解决五轴数控机床两转轴工作台实际转角精度检测问题，本项技术发明提供一种简便、易行的检测方法和检测仪器，即两点式检测方法和双球转角量规。

本项发明解决其技术问题的技术方案是：将两只相同尺寸的钢球固定在一个磁力基座上，构成一个双球量规。检测之前，将双球量规通过磁力吸附在工作台上，并使双球量规的两球心联线与机床上某一选定的坐标轴重合。工作时，双球量规随工作台运动，需要检测时，通过对双球量规两个球体中心所处位置适时测量，确定工作台的真实转角。

具体方法如下：

1.安装时，使双球量规的两球连心线与工作台的两个旋转轴所构成的平面垂直；

2.双球量规的基座地面、顶面和侧面在制作时确保与两球的连心线平行。当双球量规吸附在工作台上之后，测量其顶面和侧面，以实现第一步的要求；

3.当工作台转动到任意位置时，通过安装在机床主轴上的三维探头测量双球量规上每只球体表面的任意三个点，由此计算该球体的中心；

4.计算两球体中心连线的方位角，得到工作台两轴各自的实际转角。

两点式检测原理

双球量规上两个球心位置标定了机床工作台坐标系两个确定的点，两球心连线是工作台空间的一个确定的矢量，该矢量位置的变化是工作台两个轴同时作用的结果。因此，通过测量两只球体中心连线矢量位置的变化可以将工作台两轴真实的转动角度计算出来。比较计算结果与工作台名义转动值，可以分析工作台各个的实际转动精度和转角误差。

采用钢球是因为球体的中心位置可以通过球体表面上任意三点的位置和已知球体半径来确定。不论双球量规随同工作台旋转到何处，只要在两个球体表面上各自检测到三个点的坐标位置，该球的中心便可以确定，同时，工作台的实际转动位置也确定无误。

双球量规上两球体表面点的位置测定采用目前流行的三维探头可以方便地完成，球体中心位置的计算可以由数控机床根据预先设定的程序进行，检测、计算后的结果可以存储在数控机床控制器中，供后续误差补偿使用。

本项发明的有益效果是：可以测量五轴数控机床两转轴工作台实际转角位置，计算工作台综合转动误差，并适时进行转角误差补偿。本项发明采用两只钢球和一个磁力基座，结构简单，使用方便，易于制造。

附图说明

下面结合附图和实施例对本项发明做进一步说明。

附图是本项发明的一个实施例。

图中1.是两只钢球，2.是磁力基座。

具体实施方式

在图中，两只钢球(1)固定在磁力基座上。(2)制作时要确保磁力基座(2)的上、下底面和侧面与两钢球(1)的连心线平行。在工作台上安装时，通过测量磁力基座的上、下底面和侧面衡量两钢球的连心线初始位置是否与机床坐标轴重合。