CN101762255A - 高精度数控机床误差检测圆测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高精度数控机床误差检测圆测仪属于数控机床精度检测设备领域，圆测仪是一种通过测量数控机床圆轨迹插补误差分析机床各项精度性能的装置。圆测仪由基座组件，球杆组件，主轴连接杆组件组成。起支撑固定作用的基座组件固定于工作台上，其他装置依次安装在基座组件上。基座组件与球杆组件通过磁铁和精密球磁性吸附连接；球杆组件与主轴连接杆组件通过精密球与磁铁磁性吸附连接。该装置提高了杆身和测量平面的平行度，测量精度高，实用性强，采用PIC18F4550模块作为信号实时采集核心，提高了测量实时性，从而保证了机床高速圆插补测量的准确性。
Description
技术领域
本发明属于数控机床精度检测设备领域，它是一种通过测量数控机床圆轨迹插补误差分析机床各项精度性能的装置。
背景技术
随着现代制造业的不断发展，精密和超精密加工技术的重要性日益凸显。数控机床作为制造业的重要装备，也面临了新时代的机遇和挑战。提高数控机床的精度是提高数控机床产品质量、增强市场竞争力的关键所在。而分析数控机床的误差问题成为了其发展的关键。测量技术则是改善与补偿机器误差的重要前提。圆轨迹测量是数控机床测量技术中重要的一个方法。通过测量机床的圆轨迹获取机床的精度信息，确定机床的误差源，可以为改进机床设计和机床的误差补偿提供依据。
对于数控机床来说，误差测量方法从形式上可分为单项直接测量法和综合测量法两大类，其中综合测量法是当前的主要方式。综合误差测量法参数辨识方法是对机床工作区内指定点的误差进行综合测量，通过数学模型对综合误差进行参数辨识，间接得到机床各项误差参数值。综合误差测量提供了一种快速和有效的估计机床的误差各分量的方法，并且使测量误差的成本大大降低，但误差模型的建立的准确性和易用性对误差补偿的效果有很大的影响。主要的综合测量方法有光栅阵列法，DBB(Double Ball Bar)圆测仪测量法，一维球列法，二十二线测量法等。
台湾地区的新竹交大的J.M.Lai等从DBB法出发发展了诊断数控机床导轨非线性建模分析法。浙江大学吴昭同教授对DBB进行改装，开发了数控机床圆轨迹运动误差测试仪并申请了国内专利，申请号91108580.7，发明名称：数控机床圆轨迹运动误差测试仪。该测试装置可有效的用于数控机床的误差测量，使用方便，制造调试容易，但是该装置杆身与测量平面平行度无法保证，导致测量数据结果中包含除插补平面外的其他干扰误差，会对测量精度造成不良影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是克服上述测量方法的不足，发明了一种高精度数控机床误差检测圆测仪，该装置提高了杆身和测量平面的平行度，测量精度高，实用性强，采用PIC18F4550模块作为信号实时采集核心，提高测量实时性，从而保证了机床高速圆插补测量的准确性。
本发明所采用的技术方案是：一种高精度数控机床误差检测圆测仪，其特征是圆测仪机械装置由基座组件I，球杆组件II，主轴连接杆组件III组成；起支撑固定作用的基座组件I固定于工作台上，其他装置依次安装在基座组件I上，基座组件I由底座1.1、磁铁1.2、螺栓1.3、开口固定环1.4、空心球头柱1.5、球柄1.6、精密球1.7组成；底座1.1下安装了底座磁铁1.2，靠磁力吸附在工作台上，磁铁1.2表面经过电镀镍处理；开口固定环1.4固结于底座1.1上，开口固定环1.4用螺栓1.3夹紧空心球头柱1.5，以此来固定精密球1.7的位置；球柄1.6一端带螺纹，用来和空心球头柱1.5连接，球柄1.6另一端圆柱面和精密球1.7上的孔过盈配合固连；
球杆组件II由磁铁2.1，球座2.2，弹簧2.3，长度计2.4，杆身2.5，握紧环2.6，橡胶环2.7，尾套2.8，球柄2.9，精密球2.10组成；球座2.2和精密球1.7接触的部分是经过研磨的球面，球座2.2中空内部放有强力磁铁，弹簧2.3一端压紧磁铁，另一端顶在长度计2.4上；杆身2.5两端带有螺纹，与球座2.2连接部分带有电缆槽，另一端连接握紧环2.6；握紧环2.6通过螺纹连接杆身2.5，尾套2.8通过右端内孔与长度计2.4的标准装夹杆配合；尾套2.8一端带有螺纹，与握紧环2.6连接，另一端开孔用来通过球柄2.9；球柄2.9一端为螺纹，连接长度计2.4，替换长度计2.4自带的测量触头，另一端为带螺纹的轴，和精密球2.10上的孔过盈配合固连；
主轴连接杆组件III由磁铁3.1，弹簧3.2，球座3.3，延长杆3.4组成；球座3.3与精密球2.10连接的部分是经研磨过的球面，球座3.3中空内部放有强力磁铁，表面经过电镀镍处理，弹簧3.2压在磁铁3.1上；
基座组件I与球杆组件II通过磁铁2.1和精密球1.7磁性吸附连接，球杆组件II与主轴连接杆组件III通过精密球2.10与磁铁3.1磁性吸附连接；
本发明的有益效果是解决了现有圆测仪装置球杆平行度无法保证的难题，消除球杆与工作台的不平行误差，采用PIC18F4550模块作为信号实时采集核心，提高测量实时性，从而保证了机床高速圆插补测量的精度。
附图说明
图1-圆测仪结构图，其中：1.1-底座，1.2-磁铁，1.3-螺栓，1.4-开口固定环，1.5-空心球头柱，1.6-球柄，1.7-精密球，2.1-磁铁，2.2-球座，2.3-弹簧，2.4-长度计，2.5-杆身，2.6-握紧环，2.7-橡胶环，2.8-尾套，2.9-球柄，2.10-精密球，3.1-磁铁，3.2-弹簧，3.3-球座，3.4-延长杆。
图2-数据采集系统的硬件组成框图。
具体实施方式
结合附图详细说明本发明的具体实施方式，基座组件I固定在机床工作台上，主要起支撑固定作用，基座组件I上的精密球1.7的圆心即为圆插补运动的圆心，为了基座组件I能方便地在机床工作台上装卸，在底座1.1下安装了磁铁1.2，靠磁力吸附在工作台上，测量过程没有加工力，磁力吸附很可靠。基座组件I与球杆组件II通过磁铁2.1和精密球1.7磁性吸附连接，球杆组件II与主轴连接杆组件III通过精密球2.10与磁铁3.1连接在一起，首先将基座组件I，球杆组件II，主轴连接杆组件III分离，为了保证球杆组件II与机床工作台的平行度，采用特定的定位方法具体步骤如下：
1、将带有磁性的主轴连接杆组件III安装在刀柄上，夹紧力不能太大；
2、将刀柄安装在机床主轴中，通过数控指令将主轴定向并锁紧主轴；
3、将机床主轴移动到圆测仪基座组件I的所在位置，基座组件I放置在机床工作台上，球座3.3应该定位在基座组件I上方大约70mm处；
4、将基座组件I上的螺栓1.3松开；
5、在球座3.3下面滑动基座组件I，目测校准精密球1.7，使其放置在主轴连接杆组件III的球座3.3的正下方，校准不需要十分精确，微小的偏差是允许的；
6、将精密球1.7从基座组件I中向上抬起，直到它被磁性球座3.3吸住；
7、轻轻拧紧基座组件I上的螺栓1.3；
8、将现在的刀具主轴位置定义为机床坐标轴(X，Y和Z)的原点(零点)，这个过程也是对心的过程，可以有效的防止在安装过程中产生机床原点与圆测仪旋转中心不重合的误差；
9、升起机床主轴将球座3.3拉起并且离开精密球1.7，为了避免损坏精密球1.7或球座3.3，在移动前一定要确认机床的移动方向准确无误；
10、程序将移动机床主轴到测试起始点(X-150.0，Y-0.0，Z0.0)；
定位完成后，将基座组件I，球杆组件II通过精密球1.7和磁铁2.1磁性吸附连接，将球杆组件II，主轴连接杆组件III通过精密球2.10和磁铁3.1磁性吸附连接，将长度计2.4的信号输出线与数据采集系统相连接，参见图2；以PIC18F4550单片机为核心进行信号实时采集，使用PC机作为上位机进行数据的保存、运算处理及结果显示，通过USB接口实现采集数据传输；整个系统使用USB总线供电，不需要外接电源；数据采集系统通过USB线和PC主机连接，安装和连线完成。机床开机做圆周运动开始误差检测，杆身会随机床圆周运动而伸缩，长度计不断输出信号给数据采集系统，信号经单片机处理后通过USB总线传送给主机，通过操作主机应用程序，显示误差曲线。
本发明提高了球杆与工作台面的平行度，从而消除了圆轨迹垂直方向其他误差干扰的影响，提高了测量精度。采用PIC18F4550模块作为信号实时采集核心，测量实时性好、准确性高、成本低廉、使用方便。该装置可以很有效的用于数控机床、三坐标测量机等数控系统装置的误差检测，通过数控圆轨迹综合误差分析得出数控机床各项误差。
Claims (1)
1.一种高精度数控机床误差检测圆测仪，其特征是圆测仪机械装置由基座组件(I)，球杆组件(II)，主轴连接杆组件(III)组成；起支撑固定作用的基座组件(I)固定于工作台上，其他装置依次安装在基座组件(I)上，基座组件(I)由底座(1.1)、磁铁(1.2)、螺栓(1.3)、开口固定环(1.4)、空心球头柱(1.5)、球柄(1.6)、精密球(1.7)组成；底座(1.1)下安装了底座磁铁(1.2)，靠磁力吸附在工作台上，磁铁(1.2)表面经过电镀镍处理；开口固定环(1.4)固结于底座(1.1)上，开口固定环(1.4)用螺栓(1.3)夹紧空心球头柱(1.5)，以此来固定精密球(1.7)的位置；球柄(1.6)一端带螺纹，用来和空心球头柱(1.5)连接，球柄(1.6)另一端圆柱面和精密球(1.7)上的孔过盈配合固连；
球杆组件II由磁铁(2.1)，球座(2.2)，弹簧(2.3)，长度计(2.4)，杆身(2.5)，握紧环(2.6)，橡胶环(2.7)，尾套(2.8)，球柄(2.9)，精密球(2.10)组成；球座(2.2)和精密球(1.7)接触的部分是经过研磨的球面，球座(2.2)中空内部放有强力磁铁，弹簧(2.3)一端压紧磁铁，另一端顶在长度计(2.4)上；杆身(2.5)两端带有螺纹，与球座(2.2)连接部分带有电缆槽，另一端连接握紧环(2.6)；握紧环(2.6)通过螺纹连接杆身(2.5)，尾套(2.8)通过右端内孔与长度计(2.4)的标准装夹杆配合；尾套(2.8)一端带有螺纹，与握紧环(2.6)连接，另一端开孔用来通过球柄(2.9)；球柄(2.9)一端为螺纹，连接长度计(2.4)，替换长度计(2.4)自带的测量触头，另一端为带螺纹的轴，和精密球(2.10)上的孔过盈配合固连；
主轴连接杆组件(III)由磁铁(3.1)，弹簧(3.2)，球座(3.3)，延长杆(3.4)组成；球座(3.3)与精密球(2.10)连接的部分是经研磨过的球面，球座(3.3)中空内部放有强力磁铁，表面经过电镀镍处理，弹簧(3.2)压在磁铁(3.1)上；
基座组件(I)与球杆组件(II)通过磁铁(2.1)和精密球(1.7)磁性吸附连接，球杆组件(II)与主轴连接杆组件(III)通过精密球(2.10)与磁铁(3.1)磁性吸附连接。
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| CN103791878A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-05-14 | 天津大学 | 数控机床几何精度辨识方法 |
| CN105127840A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-09 | 清华大学 | 一种五轴联动机床主轴头姿态角测量装置及测量方法 |
| CN109945786A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-28 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种平面轨迹测量装置及其安装、测量方法 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103791878A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-05-14 | 天津大学 | 数控机床几何精度辨识方法 |
| CN105127840A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-09 | 清华大学 | 一种五轴联动机床主轴头姿态角测量装置及测量方法 |
| CN105127840B (zh) * | 2015-09-08 | 2017-09-15 | 清华大学 | 一种五轴联动机床主轴头姿态角测量装置及测量方法 |
| CN109945786A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-28 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种平面轨迹测量装置及其安装、测量方法 |
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