[发明专利]球杆仪与电容位移传感器组合测量机床三维误差的方法

说明书

本发明公开了一种球杆仪与电容位移传感器组合测量机床三维误差的方法。只使用球杆仪难以测量机床主轴运动的三维误差。本发明将基座固定在机床工作台上；同步旋转台的一端通过轴承支承在基座上；球座一固定在基座上，球座二固定在同步旋转台上；夹具固定在同步旋转台的另一端；三个电容位移传感器通过夹具固定在机床主轴上；令机床主轴作圆弧插补运动，利用三个电容位移传感器测量机床主轴的径向误差及轴向误差，利用球杆仪测量同步旋转台的偏心误差，计算得到主轴三维误差。本发明实现机床三维方向的误差测量，且测量精度高，可实现在一定径向范围内对机床误差进行连续性测量。

技术领域

本发明属于机床误差检测技术领域，具体涉及一种利用球杆仪与电容位移传感器组合测量机床三维误差的测量方法。

背景技术

随着现代制造业的不断发展，数控机床对加工零件精度的要求也越来越高，有效的检测分离出机床的各项几何误差是提高机床加工精度的前提。因此，快速、准确地检测出机床误差是提高机床加工精度的关键。球杆仪由于其检测精度高、成本低、检测效率高、安装简易、操作方便等优点，成为了数控机床几何精度检测应用最广泛的仪器之一。

球杆仪可以检测出机床的综合误差，通过分析圆弧轨迹，得出并分离出机床的垂直度、伺服不匹配、反向跃冲、直线度、比例不匹配等误差项。但是目前球杆仪仅能检测机床主轴运动过程中沿杆长方向的误差变化，所以在使用传统球杆仪检测机床误差时，只能对单一平面上的圆弧轨迹进行分析，无法准确检测出机床主轴运动时的三维误差。因此，若是能测量出机床主轴运动过程中的三维误差，将能使机床误差检测更加准确，并提高对机床误差的检测效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有球杆仪的不足，提出一种球杆仪与电容位移传感器组合测量机床三维误差的方法，将电容位移传感器通过夹具安装在机床主轴上，令机床主轴作圆弧插补运动，利用电容位移传感器测量机床主轴作圆弧插补运动时的径向误差及轴向误差。在机床主轴运动时，通过同步旋转台使得夹具始终保持向心运动。此外，考虑到同步旋转台可能引入的偏心误差，利用球杆仪直接对该误差进行测量。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

本发明球杆仪与电容位移传感器组合测量机床三维误差的方法，具体如下：

步骤一、将基座固定在机床工作台上；同步旋转台的一端通过轴承支承在基座上；将球座一固定在基座上，球座二固定在同步旋转台上，保证球座一的磁性球窝球心与球座二的磁性球窝球心位于同一高度。

步骤二、以球座一的磁性球窝球心为坐标原点o，初始时球座一与球座二的磁性球窝球心连线为y轴方向，水平面上垂直于y轴的直线为x 轴方向，经过坐标原点o的竖直线为z轴方向，建立坐标系o-xyz；然后，将电容位移传感器夹具固定在同步旋转台的另一端，电容位移传感器一、电容位移传感器二和电容位移传感器三均固定在电容位移传感器夹具上，电容位移传感器一和电容位移传感器二位于电容位移传感器夹具两侧，电容位移传感器三位于夹具底部，保证电容位移传感器夹具、电容位移传感器一、电容位移传感器二和电容位移传感器三的中心轴线均位于面yoz上，且电容位移传感器一比电容位移传感器二靠近球座二。

步骤三、对球座一与球座二的磁性球窝中心距进行标定，取长度和球座一与球座二的磁性球窝中心距相等的球杆仪，将球杆仪的两端精密球分别吸附到球座一与球座二的磁性球窝上。

步骤四、将主轴嵌入电容位移传感器夹具内；然后，将托板通过托板紧固螺钉固定在电容位移传感器夹具上，使得托板平行于面yoz，且主轴的圆柱面与托板以及电容位移传感器夹具上平行于托板的内侧壁贴合，但主轴的圆柱面与电容位移传感器夹具的其余内侧壁均不接触，主轴端面上位于中心轴线上的点与球座一的磁性球窝球心等高。