[发明专利]测量数控机床工作台瞬时运动中心的实验装置与确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床误差补偿领域，具体涉及测量数控机床工作台瞬时运动中心的实验装置及确定方法。

背景技术

数控机床的每个方向工作台是依靠两根导轨支撑的，工作台定位位置主要是应用滚珠丝杠、编码器或者光栅进行测量。由于结构的限制，数控机床工件的加工点所在位置与数控机床测量系统不符合阿贝准则，在导轨系统俯仰、偏摆、滚转等角运动误差的作用，存在由于阿贝误差引起的定位误差，直接影响机床的定位与加工精度。由于工作台结构和功能的限制，导致机床导轨系统安装无法满足阿贝原则。

传统机床阿贝误差补偿方法的违阿贝距离(阿贝臂)的计算，是以被加工点与机床坐标测量装置的X、Y、Z坐标差值进行计算，工作台的角运动误差是以其中心旋转的。但是工作台角运动误差的实际旋转中心是时变的，因此传统方法计算的阿贝臂与实际的阿贝臂的大小不吻合，误差补偿效果有限。利用瞬时运动中心建立的阿贝误差补偿模型可以精确计算阿贝误差，并对阿贝误差引起的定位误差进行精确补偿，提高机床的加工精度。

因此，有必要设计出一种测量工作台瞬时运动中心的实验装置，确定机床工作台瞬时运动中心的具体位置，建立基于瞬时运动中心的机床工作台导轨系统阿贝误差补偿模型，对导轨系统的阿贝误差进行精确补偿。

发明内容

本发明的目的是提供测量数控机床工作台瞬时运动中心的实验装置及确定方法。并以瞬心位置为参考点，建立基于瞬时运动中心机床工作台导轨系统阿贝误差补偿模型，对机床导轨系统的定位误差进行精确补偿。解决传统补偿方法中阿贝臂计算不精确，导致定位误差补偿不精确的问题。

本发明所采取的技术方案，包括以下步骤:

步骤一：分析机床工作台运动时，由于机床工作台角运动误差，产生的附加运动的方向。

步骤二：安装实验装置时，RenishawXL-80激光干涉仪测量方向要与运动方向上产生的附加运动方向相同。PSH-4.5速度传感器测量方向要与垂直于运动方向上产生的附加运动方向相同。

步骤三：分析机床振动产生的高频干扰信号。选取db3小波基，选取合理小波分解的层数，对PSH-4.5水平向速度传感器采集到的信号进行处理。消除机床振动对速度信号的影响。

步骤四：运用瞬时运动中心的理论确定方法，最终确定工作台运动到任意位置时瞬时运动中心在机床上的坐标位置。

本发明提供了的数控机床工作台瞬时运动中心的理论确定方法，以确定机床工作台XOY面内偏摆角运动误差瞬时运动中心(简称偏摆角瞬心)为例，如图1。将机床XOY面工作台的结构简化为一个正方形，建立XOY坐标系，其坐标原点设置在正方形的几何中心。设定机床工作台沿X轴正向运动速度为V₀，应用仪器测量工作台上A点速度V_Ax、V_Ay，B点速度V_Bx、V_By。A、B点旋转速度和方向可用下式计算：

当A点速度V_A和B点速度V_B根据上式算出后，可以作出V_A与V_B和垂直的2条法线。2条法线的交点O'即为工作台瞬时运动中心。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为确定速度瞬时运动中心的原理图

图2为数控机床工作台瞬时运动中心的测量装置总体结构示意图

图中：1XL-80镭射头，2线性干涉镜，3温度传感器，4线性反射镜，5PSH-4.5水平向速度传感器，6XC-80补偿单元，7湿度传感器8导轨9单向双导轨数控机床工作台

具体实施方式

为使本发明所实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例和图示对本发明作进一步的详细说明。

参见图1、图2，图1为本发明确定瞬时运动中心的原理图，图2为机床工作台瞬时运动中心测量装置的总体结构示意图。

数控机床工作台9，安装在机床导轨8上，当单向双导轨机床工作台9沿着X方向运动时，由于机床导轨的安装、制造误差，机床工作台9会产生X方向附加直线运动和垂直于X方向附加的直线运动。使用图2中的实验装置，测量附加运动的速度。