[发明专利]基于多路激光的机床转台误差一次安装检测设备及方法

权利要求书

1.基于多路激光的五轴机床转台6项误差一次安装检测设备，其组成包括：计算机6、处理器7、激光测量仪5、直角反射镜28、双晶平行反射镜盒35-39、主轴支架8、测量仪吊架12、测量仪悬架16、反射镜垂架26-27、副转台40-41、固定底座42，其特征在于，所述固定底座通过底座下的磁力底盘吸附在旋转工作台上，固定底座的中心与转台中心重合，所述副转台与固定底座之间是转动副连接，副转台可以绕固定底座精确旋转，所述双晶平行反射镜盒背靠在副转台上，通过旋转螺钉可以进行位置调节，调节主轴支架8上的螺母将支架8与主轴3固定相连，四根支柱7连接着支架8和测量仪吊架12，悬架16通过三根螺钉17-19固定在吊架12的前侧，通过调整固定板后的三个螺丝位置可以使三个激光测量仪的激光束准确发射到三个直角反射镜上。

2.根据权利要求1所述的双晶平行反射镜盒35-39，其特征在于，所述镜盒前面有三个双晶平行反射镜37-39成直角排列，镜盒上方有两个双晶平行反射镜35-36对齐排列，所述反射镜盒可以平行反射来自前方的三束激光和来之上方的两束激光，所述反射镜盒安装在副转台上，其在空间中位置和转角的偏差就是旋转工作台的几何误差。

3.根据权利要求1所述的主轴支架8，其特征在于，由紧箍8，螺栓9，和四个连接杆7组成，四个连接杆均匀焊接在紧箍下方，通过调节螺栓的松紧可以将主轴和支架10连接。

4.根据权利要求1所述的测量仪吊架12，其特征在于，由方形薄板12，长方形加强筋13，U型卡板14，四个螺栓15组成，加强筋13焊接在薄板12中间，其上的四个螺栓15可以调节两个U型卡板14实现激光测量仪30-31的移动和固定。

5.根据权利要求1所述的测量仪悬架16，其特征在于，三个固定螺栓将直角薄板16固定在方形薄板12前侧，三个调节螺栓穿过直角薄板与三个激光测量仪32-34相连从而可以调节测量仪的位置。

6.根据权利要求1所述的直角反射镜28和反射镜垂架26，其特征在于，垂架由两根细长杆26-27组成，细长杆26-27装卡在直角薄板16下方，竖直向下，细长杆装卡位置在每个激光发射孔23-25的前方，直角反射镜与细长杆之间属于铰链连接，反射镜可以旋转角度使发射的激光线水平照射的对应的双晶平行反射镜上。

7.采用权利要求1-6中任一项所述的基于多路激光的五轴机床转台误差一次安装检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1、安装调节反射镜、测量仪及支架，使得激光测量仪30-34一次装卡在测量仪吊架12和测量仪悬架16上，激光束垂直向下发射，反射镜将竖直激光束水平反射到双晶反射镜上；

步骤2、顺时针旋转工作台，从零度开始旋转一周，在每个位置处停止运转并记录该位置处数控指令下的理论旋转角度；

步骤3、在每个位置处逆时针旋转副转台，旋转角度为工作台旋转的理论角度，理想状态下，副转台回到了起始位置且没有转角误差，而实际状态下由于旋转工作台台存在几何误差导致副转台未能到达起始位置且存在转角误差；

步骤4、对转回的副转台上的双晶平行反射镜盒进行多路激光测量，通过测量得到的每个双晶反射镜之间的光程差代入到所建立的数学模型，得到分别绕X、Y和Z的三个转角误差；

步骤5、通过测量单个反射镜的光程得到转台的径向误差和轴向跳动误差：δzc=(L₁-L₂)/2，δyc=(L₃- L₄)/2，δxc=(L₄- L₅)/2，δxc为沿X方向的径向误差，δyc为沿Y方向的径向误差， δzc为轴向跳动误差，L₁，L₂…L₅表示激光到相应反射镜的光程差。

8.根据权利要求7所述的基于多路激光的五轴机床转台误差一次安装检测设备的检测方法，其特征在于，所述步骤4，包括：

步骤41、测量激光束到双晶反射镜35、36的光程差L₁、L₂，测量激光束到双晶反射镜37、38的光程差L₃、L₄，测量激光束到双晶反射镜38、39的光程差L₄、L₅；

步骤42、用每个位置处测量得到的两个双晶反射镜的光程差带入数学模型中求解三项转角误差：tan(ε_αc)=(L₃-L₄)/M，tan(ε_βc) =(L₁-L₂)/M，tan(ε_γc) =(L₄-L₅)/M，ε_αc 为工作台绕X轴旋转的转角误差，ε_βc 为工作台绕Y轴旋转的转角误差，ε_γc为工作台绕Z轴旋转的转角误差，M为两个双晶平行反射镜之间的距离，M=M1+M2。