[发明专利]一种抛光机床回转轴几何误差测量装置与调整方法

权利要求书

1.一种抛光机床回转轴几何误差测量装置，其特征在于，包括数据采集系统，计算机，安装于磨具主轴(1)上的标准圆球(2)，以及安装于抛光工件安装主轴(3)上的测量装置；其中，

测量装置包括安装于抛光工件安装主轴(3)上的圆锥形夹具(4)以及安装于该圆锥形夹具(4)的周向上且均匀设置的三个位移传感器(5)，用于对安装于磨具主轴(1)上的标准圆球(2)进行空间位移实时测量，三个位移传感器(5)的输出端均连接至数据处理系统的输入端，数据处理系统的输出端连接至计算机的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置，其特征在于，标准圆球(2)的圆球球心与虚支点重合，且标准圆球(2)的圆球度误差在1μm以下，采用钢制或陶瓷标准圆球。

3.根据权利要求1所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置，其特征在于，三个位移传感器(5)的测量轴线与抛光工件安装主轴(3)的轴线成设定空间角度，以实现对标准圆球(2)空间运动轨迹测量。

4.根据权利要求1所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置，其特征在于，三个位移传感器(5)的沿圆锥形夹具(4)轴线圆周方向均匀分布，空间相交于一点，且位移传感器(5)的测头顶端为平面，以测量标准圆球(2)的空间位置变动，测量中抛光工件安装主轴(3)锁定，使得三个位移传感器(5)作为基准测量仪器保持固定。

5.权利要求1至4中任一项所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置的误差调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对测量装置进行标定，得到测量结果与标准圆球(2)空间位置的变换矩阵；

2)分别进行磨具主轴(1)和抛光工件安装主轴(3)运动，对标准圆球(2)空间位置及运动轨迹进行测量；

3)利用误差分析模型，辨识以工件主轴为参照的抛光机床回转轴几何误差大小及方向；

4)依据误差辨识结果对几何误差进行调整，减少几何误差，满足机床安装精度要求。

6.根据权利要求5所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置的误差调整方法，其特征在于，步骤1)中，对测量装置进行标定，具体方法如下：

101)将测量装置安装于抛光工件安装主轴(3)上，将标准圆球(2)安装于磨具主轴(1)上，通过抛光机床X、Y、Z轴直线运动，移动测量装置或标准圆球(2)，使得标准圆球(2)球心对准三个位移传感器(5)测量轴线的交点处，并设置该点为抛光机床测量与调整状态的原点位置；

102)通过编制数控程序，实现X，Y，Z轴平移运动，依据测量装置尺寸，设置停止点距离，则停止点为以原点为中点的“田”字型对称9个坐标位置；

103)标定试验中，在每个停止点位置停止3秒，测量得到对应的位置传感器示值，通过最小二乘法反求得到从位移传感器测量结果变动到实际空间笛卡尔坐标系下位置变动的转换矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置的误差调整方法，其特征在于，步骤2)中，具体测量方法为：

201)回转轴误差测量时，其回转轴线与X，Y，Z轴中某个运动轴平行，以使测量误差轨迹位于另外两个坐标轴形成的运动平面内；

202)通过测量装置测量得到回转轴在转动一周或转动角度全行程中标准圆球(2)的空间运动轨迹。

8.根据权利要求7所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置的误差调整方法，其特征在于，步骤3)中，通过实时测量得到的标准圆球(2)空间运动轨迹，拟合最小二乘圆心，则回转轴当前姿态下标准圆球(2)球心与拟合轨迹的最小二乘圆心形成的空间矢量即是需要调整消除的几何误差矢量。

9.根据权利要求8所述的一种抛光机床回转轴几何误差测量装置的误差调整方法，其特征在于，步骤4)中，依据测量装置实时测量和显示的几何误差矢量大小与方向，遵循从末端回转轴到底端回转轴的顺序，逐一通过回转轴结构中的调整机构进行几何误差的机械结构调整，使得几何误差满足机床误差要求。