[发明专利]数控机床工作台瞬时旋转中心的检测装置及其检测方法

权利要求书

1.数控机床工作台瞬时旋转中心的检测方法，检测方法基于瞬时旋转中心的检测装置完成,检测装置包括光具座(1)，其特征在于，所述光具座(1)上设有机床模拟机构(2)，机床模拟机构(2)包括基准台(241)，基准台(241)上设有第一传感器(3)和第二传感器(4)，第一传感器(3)和第二传感器(4)均设有三向速度传感器，机床模拟机构(2)上设有相互垂直的第一光栅尺(5)和第二光栅尺(6)，光具座(1)上设有振动记录仪(7)和上位机(8)；

所述光具座(1)包括工作台(11)，工作台(11)的下方设有阵列分布的支撑脚架(12)，支撑脚架(12)上设有调节螺杆(13)，调节螺杆(13)上转动连接有调节块(14)，调节块(14)与工作台(11)接触；

所述机床模拟机构(2)位于工作台(11)上，机床模拟机构(2)包括第一支撑件(21)，第一支撑件(21)包括第一底板(211)，第一底板(211)上设有对称分布的第一支撑块(212)，第一支撑块(212)上分布有第一滑轨(214)；

所述第一底板(211)的一端设有第一电机(22)，第一底板(211)上设有第一支撑板(25)，第一支撑板(25)上设有第一转动连接孔(251)，第一电机(22)的输出轴上转动连接有第一丝杆(220)，第一丝杆(220)的一端与第一电机(22)的输出轴紧固连接，另一端通过轴承位于第一转动连接孔(251)内转动；

所述第一支撑件(21)上设有第二支撑件(23)，第二支撑件(23)包括第二底板(231)，第二底板(231)上设有对称分布的第二支撑块(232)，第二支撑块(232)上设有第二滑轨(233)，第二底板(231)的下方设有位于第一滑轨(214)上滑动的第一滑块(234)；

所述第二底板(231)的下方设有第一驱动块(235)，第一驱动块(235)上设有与第一丝杆(220)配合的第一螺纹孔(236)；

所述第二底板(231)的一侧设有第二电机(27)，第二底板(231)上设有第二支撑板(26)，第二支撑板(26)上设有第二转动连接孔(261)，第二电机(27)的输出轴上紧固连接有第二丝杆(270)，第二丝杆(270)的一端与第二电机(27)的输出轴紧固连接，另一端通过轴承位于第二转动连接孔(261)内转动；

所述第一电机(22)和第二电机(27)均为伺服电机；

所述第二支撑件(23)上设有基准件(24)，基准件(24)包括基准台(241)，基准台(241)下方设有阵列分布的第二滑块(242)，第二滑块(242)通过螺杆固定在基准台(241)的下方，第二滑块(242)位于第二滑轨(233)上滑动；

所述基准台(241)的下方设有第二驱动块(235)，第二驱动块(243)上设有与第二丝杆(270)配合的第二螺纹孔(244)；

所述第一光栅尺(5)固定在第二支撑块(232)的一侧，第二光栅尺(6)固定在第一支撑块(212)的一侧；

所述振动记录仪(7)固定在工作台(11)上，振动记录仪(7)上设有USB接线口(71)，振动记录仪(7)通过USB接线口(71)与接线配合与上位机(8)连接；

所述上位机(8)内安装有TOPVIEW数据采集软件；

所述振动记录仪(7)上依次设有第一传感器接线通道(72)、第二传感器接线通道(73)、第三传感器接线通道(74)、第四传感器接线通道(75)；

所述第一传感器接线通道(72)、第二传感器接线通道(73)与第一传感器(3)的速度接线端口连接，第三传感器接线通道(74)、第四传感器接线通道(75)与第二传感器(4)的速度接线端口连接；

检测方法检测方法包括以下步骤：以第二丝杆(270)的延伸方向为X轴，以第一丝杆(220)的延伸方向为Y轴，以垂直于X轴、Y轴的方向为Z轴；

S1：水平调节

1)光具座(1)的水平调节

采用十字水平仪对光具座(1)的水平进行调节；

2)基准台(241)水平调节

采用磁座千分表对基准台(241)的水平进行调节；

3)光栅尺水平调节

4)采用磁座千分表对光栅尺的水平进行调节；

S2：传感器固定

将第一传感器(3)和第二传感器(4)固定在基准台(241)上；

S3：接线

将第一传感器(3)的X和Y方向上的速度接线端口分别与第一传感器接线通道(72)、第二传感器接线通道(73)连接，将第二传感器(4)的X和Y方向上的速度接线端口分别与第三传感器接线通道(74)、第四传感器接线通道(75)连接；

振动记录仪(7)与上位机(8)之间通过USB接线连接；

将第一电机(22)和第二电机(27)分别与第二光栅尺(6)和第一光栅尺(5)电性连接，通过第一光栅尺(5)和第二光栅尺(6)的位移来记录基准台(241)的实际移动位置；

S4：数据设定

坐标原点的设定，设定第一传感器(3)和第二传感器(4)分别位于基准台(241)上的A点和B点，A点和B点在XOY平面内的坐标分别为A(x_A,y_A)和B(x_B,y_B)；

打开上位机上的TOPVIEW振动速度数据采集软件，设定第一传感器(3)和第二传感器(4)在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的通道系数，同时设定采样频率为400Hz；

设定基准台(241)的运动速度为Vmm/s，运动行程为沿X轴运动200mm时，则采集软件的采样长度为40K，同步触发基准台(241)和上位机的采集软件，运行完200mm位移后将采集到的速度数据以.txt的格式进行保存，传感器在A、B两点分别在X轴和Y轴方向上的速度V_Ax、V_Ay、V_Bx、V_By，将速度数据V_Ax、V_Ay、V_Bx、V_By进行保存；

S5：偏摆瞬心的坐标计算

设偏摆瞬心坐标为O_P(x,y)，根据刚体平面运动求速度瞬心的理论，列线性方程组：

则：

获得偏摆瞬心的位置坐标；

S6:重复操作

改变基准台(241)的运动速度Vmm/s的数值，V的值为1、2、3……20mm/s,重复步骤S4至S5，获得偏摆瞬心的位置，确定基准台(241)在不同运动速度下，沿X轴运动过程中各偏摆瞬心的位置。