[发明专利]一种多轴联动精密机床二维动态定位精度测量方法

说明书

本发明公开了一种多轴联动精密机床二维动态定位精度测量方法，激光器模块发出的激光束经过分光后分成两路，其中一路进入X轴干涉计量模块，另外一路进入Z轴干涉计量模块；X轴干涉计量模块和Z轴干涉计量模块分别位于高精度标准块相互垂直的两个方向，分别用于测量X方向和Z方向的动态位移；信号采集和处理模块用于对两个方向的信号进行同步分析，得到机床的二维动态定位精度特性。该方法基于高精度标准件与激光干涉仪，不仅能够实现多轴联动精密机床二维动态定位精度高精度测量，实现其多轴联动动态定位精度特性的表征，而且高度集成化，操作简单，具有较高的测量效率。

技术领域

本发明属于精度测量技术领域，具体涉及一种多轴联动精密机床二维动态定位精度测量方法。

背景技术

机床是机械加工中的常用设备，机床的精度直接影响到加工产品的质量。由于误差源的不同，机床工具头通常会到达或移动到偏离理想位置的一个位置。这种情况下，会出现位移或定位误差。潜在误差有时被分类成静态或动态定位误差，其中，静态定位误差由机械的几何结构、结构硬度等导致的，而动态误差则是基于伺服参数、加速度等。为了纠正或补偿定位或位移误差，首先，应当测量或确定这些误差。现有技术提供了不同的使用激光追踪仪或干涉仪伸缩球棒的误差测量方法。

根据数控机床的几何结构或尺寸，这些传统方法并不总是适合的。例如，在大型机床的情况下，在不同的位置，由于安装在机床工具头处的反射器距离激光源太远，使得无法进行可靠位置确定。因此，存在对确定数控机床定位精度的改进方法和系统的需求，尤其是对于大型机床。

目前，对机床单轴定位精度的检测理论和方法已经相当成熟，但是，对机床的单轴定位精度检测不能直接反映机床的综合精度，更不能反映机床运行中的多轴联动动态定位精度，不利于机床精度的准确描述和表征，更不利于机床加工误差成形机制分析和控制。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多轴联动精密机床二维动态定位精度测量方法，该方法基于标准件与激光干涉仪，不仅能够实现多轴联动精密机床二维动态定位精度高精度测量，实现其多轴联动动态定位精度特性的表征，而且高度集成化，操作简单，具有较高的测量效率。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种多轴联动精密机床二维动态定位精度测量方法，测量设备包括高精度标准块、激光器模块、X轴干涉计量模块、Z轴干涉计量模块和信号采集与处理模块；所述激光器模块和X轴干涉计量模块、Z轴干涉计量模块相连，所述X轴干涉计量模块、Z轴干涉计量模块分别与信号采集与处理模块相连；所述激光器模块发出的激光束经过分光后分成两路，其中一路进入X轴干涉计量模块，另外一路进入Z轴干涉计量模块；所述X轴干涉计量模块和Z轴干涉计量模块分别位于高精度标准块相互垂直的两个方向，分别用于测量X方向和Z方向的动态位移；所述信号采集和处理模块用于对两个方向的信号进行同步分析，得到机床的二维动态定位精度特性。

优选地，对多轴联动精密机床二维动态定位精度高精度测量中，在全部模块安装完毕后，使机床的X轴和Z轴联动做不同频率的正弦等曲线运动，在两个干涉计量模块将产生不同的干涉信号，信号采集和处理模块对两路干涉信号进行同步获取分析，与理想轨迹曲线比较，最后得到X-Z轴不同加速度联动的二维动态定位精度，进而得到机床的二维动态定位精度特性。

优选地，所述激光器模块主要由稳频氦氖激光器、输入光纤、光纤分束器、第一输出光纤、第一准直器、第二输出光纤、第二准直器组成。

优选地，所述稳频氦氖激光器发出的激光束耦合进入输入光纤，并被光纤分束器分成两路，其中一路经过第一输出光纤，被第一准直器准直后进入X轴干涉计量模块；另外一路经过第二输出光纤，被第二准直器准直后进入Z轴干涉计量模块。