[发明专利]基于测量头机床在线测量误差的补偿方法及使用的标准样块

说明书

基于测量头机床在线测量误差的补偿方法及使用的标准样块，解决测量误差大和测量结果整体有位置偏差和测量结果不稳定的技术问题，采用步骤是：1测量头对标准球在X轴直径坐标点测量，2对Y轴直径坐标点测量，3对标准量具上三个面上点测量，4对标准球Z轴方向测量，5确定测量误差补偿值，6测量结果的测量误差补偿。标准样块采用的技术方案是，包括：标准球和矩形量块，标准球经支撑杆固定在矩形量块，支撑杆的直径小于标准球的直径。本发明的有益效果是：测量精度和重复精度高，测量结果稳定。方法简单，测量误差补偿值的确定及测量自动连续进行。

技术领域

本发明涉及机械加工过程中在线测量领域，特别是基于测量头机床在线测量误差的补偿方法及使用的标准样块。

背景技术

触发式三维测量头，即为一种接触式测量工具，这种触发式三维测量头具有极高的测量和重复精度，重复精度可达0.0003mm，自50年代被英国人发明后，被广泛应用于机械制造领域，用于对工件的接触测量。尤其是近几年，触发式三维测量头被广泛应用在数控机床加工的在机在线测量领域，在提高机床的加工精度，提高优质频率方面起到非常大的作用。触发式三维测量头应用在数控加工机床上使用已经很多年，但是，由于机床存在的运动误差、测量头结构造成的误差、测量头在不同的使用环境下的变形、测量头与机床每次的安装误差等综合因素造成现有技术还无法解决测量误差大和测量结果整体有位置偏差和测量结果不稳定的技术问题，上述技术问题多年以来未得到解决，而且情况非常严重。这也是60多年来没有解决的世界难题。

发明内容

为解决现有技术中存在的测量误差大和测量结果整体有位置偏差和测量结果不稳定的技术问题，本发明公开一种基于测量头机床在线测量误差的补偿方法及使用的标准样块，通过测量误差补偿的方法实现提高测量精度、重复精度及保持测量结果稳定的技术问题。

本发明解决测量误差的补偿方法采用的步骤是：

步骤一.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上具有一定高度的标准球在X 轴方向进行直径坐标点接触测量，测量结果标定为X₂、X₃；

步骤二.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上标准球在Y轴方向进行直径坐标点接触测量，测量结果标定为Y₂、Y₃；

步骤三.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上三个相互垂直面上的任意坐标点接触测量，测量结果标定为X₁、Y₁、Z₁；

步骤四.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上标准球在Z轴方向进行高度坐标点接触测量，测量结果标定为Z₂；

步骤五.确定测量误差补偿值：

根据步骤一获得测量结果标定的X₂、X₃，确定三维测量头上接触球Q₁在X轴方向的直径测量误差补偿值D_1X，D_1X的计算公式为：

D_1X＝X_2‐3‐D₂公式(1)

公式(1)中D₂为标准量具上已知的标准球直径；X_2‐3为X₂与X₃两点之间的X轴方向距离：

根据步骤二获得测量结果标定的Y₂、Y₃，确定三维测量头上接触球Q₁在Y轴方向的直径测量误差补偿值D_1Y，D_1Y的计算公式为：