[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

说明书

本发明公开了一种基于多路激光的机床转台误差一次安装检测设备及方法，该检测设备主要由计算机、处理器、激光测量仪、直角反射镜、双晶平行反射镜盒、测量仪支架、副转台、组成。测量仪支架与主轴通过紧箍上的螺栓相连固定，两个相对的激光测量仪安装在加强筋板上并垂直向下发射激光，测量仪支架前装有位置可调的三个激光测量仪，光线垂直向下经过直角反射镜反射到多晶平行反射镜镜面上，多晶平行反射镜安装在副转台上。本发明涉及的测量方法包括：步骤1.安装调节检测设备；步骤2.顺时针旋转工作台，记录理论旋转角度；步骤3.逆时针旋回副转台；步骤4.进行多路激光测量；步骤5.将测量得到的光程带入模型得到转台的几何误差。

技术领域

本发明涉及五轴机床几何误差检测领域，特别是涉及五轴机床旋转台几何误差的激光检测设备及其检测方法。

背景技术

五轴数控机床相较于传统的三轴数控机床，刀具加工的位置和姿态变换节奏快效率高，因此航空航天、汽车、船舶等领域涉及的复杂薄壁件多在五轴加工中心一次装卡加工，原因之一是避免薄壁件在三轴机床加工中重复安装操作带来的各项误差。我们知道，五轴数控机床丰富的运动姿态在提高了加工效率的同时也带来了不可避免的缺点，比如稳定性差，加工精度低。那么怎样在保证加工效率的同时提高五轴机床的加工精度呢。

研究表明，机床几何及热误差占机床总误差的比例约为65%，那么对五轴机床几何及运动误差进行软件补偿是大幅度提高五轴机床精度的有效办法，而进行机床误差补偿的前提是进行机床几何及运动误差的检测。因此，寻找一种便捷可靠的几何误差检测方法显得尤为重要。目前，五轴机床几何误差的检测设备及方法各式各样，有激光干涉仪、球杆仪、平面光栅、R-test等，对机床空间误差的检测方法有十四线法、十二线法、九线法等。我们发现，对机床平动轴误差的检测已趋于成熟且方法多样，例如中国专利CN105492860A公开了一种可检测直线轴21项几何误差的激光测量系统与方法；中国专利CN104390586A公开了一种机床单轴运动的几何误差的检测设备及其检测方法。而对于旋转轴误差的检测方法相对较少且需要更深入的研究。

国内外学者对五轴机床旋转轴几何误差的检测大多采用单路或双路激光，我们发现，这样的检测方法存在着一些不足，其中之一就是为了获得旋转轴的6项几何误差，包括三项直线误差和三项转角误差，需要进行多次安装来更改测量线路，使得测量周期长、效率低。本发明涉及的旋转工作台几何误差检测设备主要有以下创新点：

1.能够一次装卡安装实现对转台三项转角误差、径向误差和轴向跳动误差的多路激光检测，在能够一次精确检测转台的全部6项几何误差的同时提高了测量效率；

2.建立了简单的数学模型来解算转台的6项几何误差，无需建立复杂的空间误差模型来辨识转台误差；

3.考虑副转台在回转过程中存在的自身误差，引入误差修正参数来修正测量结果。

发明内容

针对目前研究中转台几何误差的测量存在的安装调试复杂、光路改变频繁、辨识原理难懂等技术问题，为了寻找一种便捷、可靠、精准的旋转轴6项误差辨识方法，本发明提供了一种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及方法。