[发明专利]一种用于立式加工中心线性轴热定位误差的测试方法

权利要求书

1.一种用于立式加工中心线性轴热定位误差的测试方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

步骤一，测量立式加工中心线性轴各个测量点在初始时刻的定位误差：

1、规划测量点：在线性轴上等距离规划N个测量点；

2、热定位误差测量装置的安装：在规划完测量点之后，进行热定位误差测量装置的安装及光路准直；线性轴分为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向，针对不同方向的线性轴，热定位误差测量装置的安装方式不同：

X轴安装：将激光头安装在云台上，云台固定安装在支架上；支架固定于水平面上，位于立式加工中心的一侧；第二线性反射镜通过第一磁力基座安装在立式加工中心的X轴上，位于立式加工中心的另一侧；线性干涉镜通过第二磁力基座安装在立式加工中心的Z轴上；线性干涉镜位于激光头和第二线性反射镜之间；激光头、线性干涉镜的分光镜和第二线性反射镜三者的中心在同一直线上；

Y轴安装：将激光头安装在云台上，云台固定安装在支架上；支架固定于水平面上，位于立式加工中心的正前端；第二线性反射镜通过第一磁力基座安装在立式加工中心的Y轴上；线性干涉镜通过第二磁力基座安装在立式加工中心的Z轴上；线性干涉镜位于激光头和第二线性反射镜之间；激光头、线性干涉镜的分光镜和第二线性反射镜三者的中心在同一直线上；

Z轴安装：将激光头安装在云台上，云台固定安装在支架上；支架固定于水平面上，位于立式加工中心的正前端；第二线性反射镜通过第一磁力基座安装在立式加工中心的Z轴上；线性干涉镜通过第二磁力基座安装立式加工中心的XY轴水平面上；激光头和线性干涉镜的分光镜的入射光中心在同一条直线上，分光镜的出射光中心和第二线性反射镜中心在同一直线上，两直线相互垂直；

热定位误差测量装置安装完成后，对激光干涉仪进行光路准直；

3、测量立式加工中心线性轴各个测量点在初始时刻的定位误差：开始测量，对各个测量点进行测量：对X轴进行测量时，第二线性反射镜沿X轴做直线运动，保持线性干涉镜和Z轴固定不动；对Y轴进行测量时，第二线性反射镜沿Y轴做直线运动，保持线性干涉镜和Z轴固定不动；对Z轴进行测量时，第二线性反射镜沿Z轴做直线运动，保持线性干涉镜和水平面轴固定不动；采用最小二乘法对各个测量点的测量数据进行计算分析，得到立式加工中心线性轴各个测量点在初始时刻的定位误差E_si，各个测量点在初始时刻的定位误差计算公式为：E_si＝l_1i-x_1i；

其中：E_si为初始时刻各个测量点的定位误差，l_1i为初始时刻各个测量点的直接测量值；x_1i为初始时刻各个测量点的真实值；初始时刻是指立式加工中心加工开始前线性轴未产生热变形的时刻；

步骤二，测量立式加工中心线性轴各个测量点在任意时刻的定位误差：

开始测量，测量条件与步骤一相同，对各个测量点进行测量：对X轴进行测量时，第二线性反射镜沿X轴做直线运动，保持线性干涉镜和Z轴固定不动；对Y轴进行测量时，第二线性反射镜沿Y轴做直线运动，保持线性干涉镜和Z轴固定不动；对Z轴进行测量时，第二线性反射镜沿Z轴做直线运动，保持线性干涉镜和水平面轴固定不动；采用最小二乘法对各个测量点的测量数据进行计算分析，得到立式加工中心线性轴各个测量点在任意时刻的定位误差E_i，各个测量点在任意时刻的定位误差计算公式为：E_i＝l_2i-x_2i；

其中：E_i为任意时刻各个测量点的定位误差，l_2i为任意时刻各个测量点的直接测量值；x_2i为任意时刻各个测量点的真实值；任意时刻是指立式加工中心线性轴加工运转进行中的任意时刻；

步骤三，得到立式加工中心线性轴各个测量点在任意时刻的热定位误差：

立式加工中心线性轴各个测量点在任意时刻的热定位误差E_ti等于立式加工中心线性轴各个测量点在任意时刻的定位误差E_i减去立式加工中心线性轴各个测量点在初始时刻的定位误差E_si，其计算公式为：E_ti＝E_i-E_si，通过立式加工中心线性轴各个测量点在任意时刻的热定位误差得到立式加工中心线性轴在任意时刻的热定位误差。

2.根据权利要求1所述的用于立式加工中心线性轴热定位误差的测试方法，其特征在于对激光干涉仪进行光路准直的具体步骤如下：

(1)热定位误差测量装置安装完成后，目测调节激光头、线性干涉镜和第二线性反射镜的位置，使得激光头的激光发射器发出的激光束经过线性干涉镜和第二线性反射镜后都回到激光头中；

(2)当第二线性反射镜和线性干涉镜距离最近时，对线性干涉镜进行位置调节，使得激光头的激光发射器发出的激光束经过线性干涉镜和第二线性反射镜后都回到激光头中；然后对激光头的位置进行微调，使得激光头的激光发射器发出的激光束经过线性干涉镜和第二线性反射镜后都回到激光头的探测器中；

(3)当第二线性反射镜和线性干涉镜距离最远时，对线性干涉镜进行位置调节，使得激光头的激光发射器发出的激光束经过线性干涉镜和第二线性反射镜后都回到激光头中；然后对激光头的位置进行微调，使得激光头的激光发射器发出的激光束经过线性干涉镜和第二线性反射镜后都回到激光头的探测器中；

(4)重复(2)和(3)过程，直到在全行程内，激光头的激光发射器发出的激光束经过线性干涉镜和第二线性反射镜后都回到激光头的探测器中。