[发明专利]一种估算机床体对角线精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机床几何精度的设计与检测领域，尤其涉及一种估算机床体对角线精度的方法。

背景技术

检测机床的几何误差与运动误差，一般有两类方法：通过检测仪器测量刀具相对于工作台的微位移误差获取机床误差，以及通过检测精加工试件的几何误差、尺寸误差、表面粗糙度评价机床误差。

检测机床几何误差的仪器包括：激光干涉仪、球杆仪、R-test测试仪^[1]、3Dprobe测试仪^[2]等。根据国际标准ISO-10791-2^[3]在2001年的规定，三轴机床所需测量的几何误差指标包括21项。国际标准ISO 230-6:2002^[4]同时规定了机床体对角线精度的测量方法与技术指标。体对角线精度是机床空间精度的一种重要指标，是机床单轴运动误差、轴间垂直度误差的综合表现。实质上，21项几何误差与体对角线精度是有数量关系的。现有技术均为直接测量机床体对角线误差，尚未有相关技术能够通过21项几何误差预测机床体对角线精度。

参考文献

[1]S.Weikert,R-Test,a new device for accuracy measurements on five axis machine tools,Annals of the CIRP 53(1)(2004)429–432.

[2]W.T.Lei,Y.Y.Hsu,Accuracy test of five-axis CNC machine tool with 3D probe–ball.Part I:design and modeling,International Journal of Machine Tools&Manufacture42(2002)1153–1162.

[3]ISO-10791-2,加工中心试验条件-第二部分:带有垂直轴或垂直旋转轴普通端头机械的几何试验.

[4]ISO230-6-2002,机床检验通则.第6部分:体和面对角线的位置和精度的测定(对角线位移试验.

发明内容

本发明提供了一种估算机床体对角线精度的方法，本发明通过21项几何误差预测了机床体对角线精度，详见下文描述：

一种估算机床体对角线精度的方法，所述方法包括以下步骤：

建立机床21项几何误差与机床空间位置误差之间的数学模型；

使用激光干涉仪测量机床的21项几何误差；

将机床的体对角线离散为若干离散点，根据数学模型和机床的21项几何误差，采用插值的方法对体对角线上的点的空间位置误差进行计算；

对机床的四条体对角线的分别进行估算，以最大估算值作为机床体对角线精度值，并输出。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明能够利用已有的机床21项几何误差直接估算机床体对角线的精度，无须使用专用仪器对机床体对角线进行单独测量，能够有效减低测量成本，提高测量效率高。

附图说明

图1为一种卧式加工中心示意图；

图2为机床体对角线示意图(点划线表示体对角线)；

图3为一种估算机床体对角线精度的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

101：建立机床21项几何误差与机床空间位置误差之间的数学模型；

参见图1，卧式加工中心的几何误差有表1所示的21项。

表1机床的21项几何误差

其中，δ_x(x)，、δ_y(x)、δ_z(x)分别表示X轴的定位误差、X轴在y方向上的直线度误差、X轴在z方向上的直线度误差；ε_x(x)、ε_y(x)、ε_z(x)分别表示X轴的扭转、俯仰、偏转角度误差。括号中的x表示机床目前所处位置的x坐标。δ_x(y)、δ_y(y)、δ_z(y)分别表示Y轴在x方向的直线误差、Y轴的定位误差、Y轴在z方向上的直线度误差；ε_x(y)、ε_y(y)、ε_z(y)分别表示Y轴的俯仰、扭转、偏转角度误差。括号中的y表示机床目前所处位置的y坐标。