CN107270837B - 一种钻机主轴偏摆测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻机主轴偏摆测试系统及方法。所述系统包括激光干涉仪组件、转向镜组件、假轴组件和反射镜组件；所述激光干涉仪组件(1)设于机床的一侧，用于发射激光；所述转向镜组件(2)设于机床基准面上，并与激光干涉仪组件(1)水平对齐，用于对发射激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件(3)；所述假轴组件(3)设于转向镜组件(2)的下方，用于对入射激光进行分束后，使分束激光入射至反射镜组件(4)；所述反射镜组件(4)设于机床基准面上，并位于假轴组件(3)的下方，用于反射分束激光，使分束激光通过假轴组件(3)进行合束后经转向镜组件(2)返回至激光干涉仪组件(1)。本发明能实现动态环境下非接触式的全行程主轴钻头位置处的偏摆误差测量。

Description

一种钻机主轴偏摆测试系统及方法

技术领域

本发明涉及主轴偏摆测试技术领域，尤其涉及一种钻机主轴偏摆测试系统及方法。

背景技术

PCB机械钻机通常采用龙门式框架结构，主要包括机床本体、工作台(X轴)、横梁运动体(Y轴)、主轴结构(Z轴)等部分，XYZ三轴由伺服电机或直线电机牵引运动。X轴和Y轴运动到位后，主轴结构带着高速旋转的钻头往下运动钻取PCB板，实现一次钻孔动作，接着抬起钻头奔向下一钻孔位置，循环直至实现所有孔位钻取。

PCB机械钻机做点位运动，机器精度主要通过三点体现，分别是工作台定位精度、横梁运动体定位精度及主轴结构偏摆精度。主轴结构偏摆精度指的是：主轴结构在上下运动过程中偏移主轴中心线的在水平面内的沿工作台运动方向或者横梁运动体运动方向的垂直距离。通常工作台和横梁运动体的定位精度可以通过补偿来改善，而主轴结构的偏摆精度无法进行补偿，只能依靠装配来保证精度。装配的精度是主轴结构在静态下的精度体现，工作时，主轴结构在Z轴电机带动下上下高速运动，高速运动的主轴结构在多种激励作用下，往往动态精度与静态精度有较大差别，而动态精度才是机器加工时的精度体现，因此需要对动态下的主轴偏摆精度进行测试。

目前的主轴偏摆精度检测技术主要依靠的工具是百分表、千分表和长度计等。测试时，准备两个分别平行于工作台运动平面和横梁运动体运动平面的高精度基准面，将测试工具的探头分别接触两个基准面，监控两个方向的读数。由于是接触式，Z轴结构高速运动产生的振动会对读数产生极大干扰，测试显示的数据产生剧烈的跳动，而且数据中含有基准面的加工精度误差，所以不仅要以加工高精度面为成本代价，测试数据还不能如实准确反映主轴偏摆误差，此类的测试方法只能做静态或是准静态的测量。对于动态下的测量，主轴偏摆误差的测试是一个棘手难题。

发明内容

本发明提供了一种钻机主轴偏摆测试系统及方法，旨在解决现有的钻机主轴偏摆测试方法不能如实准确反映主轴偏摆误差，且只能做主轴静态或是准静态的测量而无法做动态下的测量的技术问题。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：一种钻机主轴偏摆测试系统，包括激光干涉仪组件、转向镜组件、假轴组件和反射镜组件；所述激光干涉仪组件设于机床的一侧，用于发射激光；所述转向镜组件设于机床基准面上，并与激光干涉仪组件水平对齐，用于对发射激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件；所述假轴组件设于转向镜组件的下方，用于对入射激光进行分束后，使分束激光入射至反射镜组件；所述反射镜组件设于机床基准面上，并位于假轴组件的下方，用于反射分束激光，使分束激光通过假轴组件进行合束后经转向镜组件返回至激光干涉仪组件。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述激光干涉仪组件包括激光头、直线度光阀、云台和三脚架，所述三脚架设于机床外的地面上，所述云台设于三脚架上，所述激光头和直线度光阀分别设于云台上，所述激光头用于发射激光，所述三脚架与云台用于调节激光头相对转向镜组件的方向和位置，所述直线度光阀用于调节激光头的出光和进光方向。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述转向镜组件包括基座、立柱、转向镜支架和转向镜，所述基座设于机床基准面上，所述立柱固定于基座上，所述转向镜支架固定于立柱的一侧，所述转向镜呈45°放置于转向镜固定支架上，且所述转向镜与激光头的出光口水平对齐，用于对激光头发射的激光光路进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述转向镜组件还包括加强筋和准直辅助镜，所述准直辅助镜固定于转向镜之下，用于调节经过准直辅助镜的激光光路方向，所述加强筋设于基座的一侧，并分别与基座和立柱固定连接，用于提高转向镜组件的抗震性能。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述假轴组件包括假轴、分光镜支架、分光镜、调节螺柱和锁紧螺母，所述假轴固定于主轴孔位内，并位于准直辅助镜的下方，所述分光镜支架固定于假轴底部；所述调节螺柱为两节不同直径的外螺纹圆柱，分别连接分光镜和分光镜支架，用于调节分光镜的位置或方向，所述锁紧螺母设于调节螺柱的一端，用于将分光镜固定在分光镜支架上；所述分光镜用于将入射激光分束成为两束成角度的激光，使分束后的两束激光入射至反射镜组件。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述假轴与主轴的外形、质量与质心一致，所述假轴的中心还设有通孔，经过准直辅助镜的激光通过通孔后到达分光镜，所述通孔的最小直径大于激光干涉仪组件发射的激光与返回至激光干涉仪组件的激光之间的距离。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述反射镜组件包括磁力座、反射镜和固定板；所述固定板固定于机床基准面上，并位于基座的一侧，所述磁力座吸附于固定板上，所述反射镜固定于磁力座上，并位于分光镜的下方；所述磁力座用于调光时对反射镜进行平移，所述反射镜用于将经分光镜分光后的两束激光反射回激光头。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述准直辅助镜、分光镜、通孔及反射镜同轴设置。

本发明实施例采取的另一技术方案为：一种钻机主轴偏摆测试方法，包括以下步骤：

步骤a：调节激光头的出光和进光方向，使激光头的出光口正对转向镜,并调节激光光路，使激光头、转向镜、分光镜和反射镜的光路一致；

步骤b：通过激光头发射激光，通过转向镜对激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件，通过假轴组件的分光镜将入射激光分光成为两束成角度的光，并使分束激光入射至反光镜；

步骤c：通过反光镜反射分束激光，使分束激光通过假轴组件进行合束后经转向镜返回至激光头；

步骤d：控制机床主轴分别下至行程最低点及上至行程最高点，使主轴上下行程的最低点和最高点的误差值均为零后展开测量，获取钻机主轴偏摆误差。

本发明实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤a前还包括：

步骤a1：将三脚架设于机床外的地面上，将云台设于三脚架上，并将激光头和直线度光阀分别安装于云台上，完成激光干涉仪组件的安装；

步骤a2：将基座放置于机床床身上，将立柱锁至基座上，将加强筋分别与基座和立柱固定连接，根据Z轴运行行程，将转向镜支架固定至立柱适当高度，将转向镜呈45°固定至转向镜支架，使转向镜与激光头的出光口水平对齐，并将准直辅助镜连接至转向镜下方，完成转向镜组件的组装；

步骤a3：拆卸主轴，将假轴由上往下放至主轴孔位内，适当调整位置并锁紧，将分光镜支架由下往上连接至假轴底部，连接好分光镜的调节螺柱拧至分光镜支架侧面的第三螺纹孔内，并调节分光镜至假轴中心位置，借助小水平仪将分光镜调至水平，并拧紧锁紧螺母，完成假轴组件的组装；

步骤a4：将组装好的转向镜组件移至测试位置，眼睛水平正视转向镜，直至分光镜出现在视野中心。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统及方法通过借助转向镜对激光光路进行转向，将激光干涉仪测量水平运动物体的直线度转换成测量竖直运动物体的直线度，并设计一个与主轴的外形、质量与质心基本一致的假轴和一系列零部件，在不破坏主轴的前提下保证仪器的安装使用和测量精度，能准确的测得主轴偏摆在工作台运动方向和横梁运动体运动方向的误差值，实现动态环境下非接触式的全行程或指定行程的主轴钻头位置处的偏摆误差测量，更加能够反映机器的加工精度，解决PCB机械钻机动态下主轴偏摆的测试难题。在测量过程中，通过在转向镜下方设置准直辅助镜进行辅助调光，使得调光更加方便。

附图说明

图1是本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统的应用效果图；

图3是本发明实施例的钻机主轴偏摆测试方法的流程图。

附图标记：1-激光干涉仪组件、11-激光头、13-云台、14-三脚架、2-转向镜组件、21-基座、22-立柱、23-加强筋、24-转向镜支架、25-转向镜、26-准直辅助镜、3-假轴组件、31-假轴、32-分光镜支架、33-分光镜、35-锁紧螺母、36-通孔、4-反射镜组件、41-磁力座、42-反射镜、43-固定板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1和图2，图1是本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统的结构示意图，图2是本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统的应用效果图。本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统包括机床(图未示)、激光干涉仪组件1、转向镜组件2、假轴组件3和反射镜组件4；其中，激光干涉仪组件1设于机床的一侧，转向镜组件2设于机床基准面上，且转向镜组件2与激光干涉仪组件1水平对齐；假轴组件3设于转向镜组件2的下方，反射镜组件4设于机床基准面上，并位于假轴组件3的下方。

所述激光干涉仪组件1作为测试仪器，用于发射激光；所述转向镜组件2用于对所述激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件3；所述假轴组件3用于对转向后的激光进行分束后，使分束激光入射至反射镜组件4；所述反射镜组件4用于反射分束激光，使分束激光通过假轴组件3进行合束后经转向镜组件2返回至激光干涉仪组件1，实现钻机主轴动态偏摆的直线度测量；其中，所述激光干涉仪组件1发射的激光与经反射镜组件4反射返回至激光干涉仪组件1的激光为不重叠的两路激光。

在本发明其他实施例中，还可以将转向镜组件2和反射镜组件4的位置进行对换，本发明将反射镜组件4设置在下方是由于反射镜组件4比转向镜组件2大而且偏长，会相对容易受振动影响而影响测量结果。

具体地：激光干涉仪组件1包括激光头11、直线度光阀(图未示)、云台13和三脚架14，三脚架14设于机床外的地面上，云台13设于三脚架14上，激光头11和直线度光阀分别设于云台13上，激光头11用于发射激光，三脚架14与云台13用于调节激光头相对转向镜25的方向和位置，直线度光阀用于调节激光头11的出光和进光方向。其中，测试的误差方向是反射镜42的长方向，假设测试的是主轴前后偏摆误差，则反射镜42的长方向沿机床前后方向设置，直线度光阀调节到水平面内出光和进光，而如果测试的是主轴左右偏摆误差，则反射镜42长方向沿机床左右方向设置，直线度光阀调节到竖直平面内出光和进光。

理论上，可将激光干涉仪组件1应用至主轴偏摆测试上，但是会存在一个问题，即直线度应用下的测量轴线在水平面内，而主轴偏摆下的测量轴线在竖直平面内。解决办法主要有两种，一是将激光头立起来放置，二是将光路进行转向。第一种方法，激光头只能在主轴下方或是主轴上方，属于机床内侧，假设在主轴下方，因为机床主轴下方空间非常狭小，难以放置激光头；假设在主轴上方，此时距离地面有一定高度，激光头通过某种方式固连到地面上，存在一定的难度而且也不方便，所以最简单直接的方式是将激光光路进行90°转向，但是需要在激光头和分光镜中间进行转向，因为光到达分光镜后已经进行分光，这时候再转向已经困难。

转向镜组件2包括基座21、立柱22、加强筋23、转向镜支架24、转向镜25和准直辅助镜26，基座21设于机床基准面上，作为基础支撑，采用的是具有良好吸震性的天然花岗石材料，基座21的顶面内部镶嵌有多个内螺纹钢柱(图未示)，用于与立柱22固定连接。立柱22之上四面均配有沿立柱方向均布的第一螺纹孔(图未示)，转向镜支架24通过第一螺纹孔与立柱22固定连接，并可根据测量需求对转向镜支架24的高度进行调节。转向镜25呈45°放置于转向镜固定支架24上，且转向镜25与激光头11的出光口水平对齐，用于对激光头11发射的激光光路进行90°转向，准直辅助镜26是两片偏振片，固定于转向镜25之下，用于调节经过准直辅助镜26的激光光路方向。加强筋23设于基座21的一侧，并分别与基座21和立柱22固定连接，用于提高转向镜组件2的抗震性能，减小转向镜25处的振动，从而避免主轴在上下运动过程产生的振动影响测试结果。

在本发明实施例中，转向镜25是一面平面反射镜，成45°放置，并且激光正对转向镜25水平入射，使得激光光路发生90°转向，从而将测量的轴线与主轴运动轴线重合起来。在实际应用中，不可能或是极其难保证转向镜绝对呈45°以及激光绝对正对转向镜25水平入射，而一旦呈现有大角度，那么在光路调试中基本不可能完成，必须要进行的一个零对零的调光动作，即分光镜在行程范围内靠近反射镜至最近和远离反射镜至最远均显示误差值为零或靠近零。为了能更好的把握和调试光路，本发明在转向镜25之后设置准直辅助镜26，可保证经过准直辅助镜26后的激光出射方向，让调光过程更加快捷方便。

假轴组件3包括假轴31、分光镜支架32、分光镜33、调节螺柱(图未示)和锁紧螺母35，假轴31由上往下固定于主轴孔位(图未示)内，并位于准直辅助镜26的下方，假轴31下方设有第二螺纹孔(图未示)，分光镜支架32通过第二螺纹孔由下往上固定于假轴31底部；分光镜支架32的侧面有第三螺纹孔(图未示)，调节螺柱是两节不同直径的外螺纹圆柱，一节螺纹圆柱连接分光镜33，另一节螺纹柱连接至分光镜支架32侧面的第三螺纹孔，锁紧螺母35设于调节螺柱的一端，用于将分光镜33固定在分光镜支架32上。

上述中，调节螺柱采用螺纹柱的形式主要是为了方便调节分光镜33的位置或方向，在测试时，通过调节螺柱将分光镜33调节至假轴31的中心并将分光镜33调节至水平方向，调节好分光镜33的位置及方向后通过旋紧锁紧螺母35对分光镜33进行固定。假轴31的中心还设有通孔36，经过准直辅助镜26的激光通过通孔36后到达分光镜33，通过分光镜33将激光分成两束成角度的激光，经过分光镜33分光后的两束激光到达反射镜42。

上述中，分光镜33的中心所在高度与主轴所夹刀具的刀尖在同一高度，以保证测试的是刀尖位置处的直线度误差。在测试过程中，为了测得刀具位置处的直线度，激光头11发射的激光需要穿过主轴，为了保证不破坏主轴，本发明通过设计一个假轴31来代替主轴，且为了避免假轴代替主轴影响测试结果，该假轴31与主轴的外形、质量与质心基本一致。

反射镜组件4包括磁力座41、反射镜42和固定板43；固定板43是一块铁质材料的基准板，固定于机床基准面上，并位于基座21的一侧，磁力座41吸附于固定板43上，反射镜42固定于磁力座41上，并位于分光镜33的下方。其中，通过使用磁力座41和铁质材料的固定板43相配合，便于在调光时对反射镜42进行平移，从而调节反射镜42的位置。反射镜42用于将经分光镜33分光后的两束激光进行反射，使分束激光通过假轴组件3进行合束后经转向镜组件2返回至激光干涉仪组件1内，实现钻机主轴动态偏摆的直线度测量。在本发明实施例中，准直辅助镜26、分光镜33、通孔36及反射镜42的中心轴线一致，且假轴31中心的通孔36的最小直径大于激光干涉仪组件1发射的激光与返回至激光干涉仪组件1的激光之间的距离，从而保证入射至反射镜42及经反射镜42反射的两路激光正常通过假轴31。

本发明实施例以测试主轴的前后偏摆误差为例，测试过程如下：使用HANS PCB全线性六轴机械钻机，基座21采用天然花岗石材料，XYZ三轴全采用直线电机，Z轴上下运动范围0-35mm，速度达到400hits/min，测试仪器是Renishaw XL-80激光干涉仪，分辨率0.001μm，最大测量速度4m/s，最高采样频率50KHz，直线度短距离测量范围0.1m-4m。

测试前，先调试好机器，按照要求的行程和速度来运行，并做好限位等安全防护工作。将基座21放置于机床床身上，将立柱22锁至基座21上，加强筋23放至基座21一侧靠紧立柱22，根据Z轴运行行程，将转向镜支架24固定至立柱22适当高度，并把转向镜25固定至转向镜支架24，准直辅助镜26连接至转向镜25下方，完成转向镜组件2的组装。接着拆卸主轴，将假轴31由上往下放至主轴孔位内，适当调整位置并锁紧，将分光镜支架32由下往上连接至假轴31底部，连接好分光镜33的调节螺柱拧至分光镜支架32侧面的第三螺纹孔内，并调节分光镜33至假轴中心位置，借助小水平仪将分光镜33调至水平，并拧紧锁紧螺母35，完成假轴组件3的组装。将组装好的转向镜组件2移至测试位置，眼睛水平正视转向镜25，直至分光镜33出现在视野中心，而且此时基座21外侧面要平行于机床横梁正面。

接着将直线度光阀调至水平出光和进光，激光头11出射的激光正对转向镜25，激光经过转向镜25进行90°转向后打到分光镜33上，来回反复调节云台13和三脚架14让激光头11、转向镜25、分光镜33达到比较理想的配合。将固定板43锁至机床床身基准面上，反射镜42固定至磁力座41上，通过磁力座41将反射镜42吸附至固定板43上，并保证反射镜42的顶面水平且长方向垂直机床横梁正面；调整反射镜42的水平位置，让反射镜42、分光镜33、转向镜25、激光头11达到比较理想的配合，使激光光路返回至激光头11内。接着开始零对零的操作，控制机床主轴下至行程最低点，让分光镜33和反射镜42靠近，在测试软件上将误差清零，并控制机床主轴上至行程最高点，开始调节反射镜42上的调节旋钮，使测试软件显示的数值回到零，如此反复调节，使主轴上下行程的最低点和最高点的误差值均为零则可以开始测试。但是在调试过程中会发现，很难在保证光强度的情况下将误差值调节到零对零，因为全程都是靠手工调节，很难达到很理想的状态，即光会呈现一定的角度，此时就需要调节准直辅助镜26配合回光。如果在准直辅助镜26的帮助下还无法调好，则必须要再次辅助云台13和三脚架14进行微调。调好光路后，则可以展开以时间为触发或是以距离为触发的测量，可获取全运动过程的主轴偏摆误差或是指定行程位置的主轴偏摆误差。测试主轴左右偏摆误差时，则将直线度光阀、分光镜33、反射镜42对应旋转，并重新开始调光测试，其测试过程与测试主轴前后偏摆误差基本类似，本发明不再累赘。

通过上述实施例测得HANS PCB六轴机械钻机的主轴前后方向偏摆误差为±4μm，左右方向偏摆误差为±3μm。通过本发明的实施，能够实现非接触式的全行程活或指定行程的钻头位置处的在工作台运动方向和横梁运动体运动方向的主轴偏摆误差值的精确测量，解决了PCB机械钻机动态环境下主轴偏摆的测试难题。

请参阅图3，是本发明实施例的钻机主轴偏摆测试方法的流程图。本发明实施例的钻机主轴偏摆测试方法包括以下步骤：

步骤S100：将三脚架设于机床外的地面上，将云台设于三脚架上，并将激光头和直线度光阀分别安装于云台上，完成激光干涉仪组件的安装；

步骤S200：将基座放置于机床床身上，将立柱锁至基座上，将加强筋分别与基座和立柱固定连接，根据Z轴运行行程，将转向镜支架固定至立柱适当高度，将转向镜呈45°固定至转向镜支架，使转向镜与激光头的出光口水平对齐，并将准直辅助镜连接至转向镜下方，完成转向镜组件的组装；

步骤S300：拆卸主轴，将假轴由上往下放至主轴孔位内，适当调整位置并锁紧，将分光镜支架由下往上连接至假轴底部，连接好分光镜的调节螺柱拧至分光镜支架侧面的第三螺纹孔内，并调节分光镜至假轴中心位置，借助小水平仪将分光镜调至水平，并拧紧锁紧螺母，完成假轴组件的组装；

步骤S400：将组装好的转向镜组件移至测试位置(即假轴组件的正上方)，眼睛水平正视转向镜，直至分光镜出现在视野中心；

步骤S500：通过直线度光阀根据测试方向调节激光头的出光和进光方向，使激光头的出光口正对转向镜,激光头发射激光，调节云台和三脚架使激光头、转向镜和分光镜的光路一致，并调节磁力座，使反射镜、激光头、转向镜和分光镜的光路一致；

步骤S600：通过转向镜对激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件，通过假轴组件的分光镜将入射激光分光成为两束成角度的光，并使分束激光入射至反光镜；

步骤S700：通过反光镜反射分束激光，使分束激光通过假轴组件进行合束后经转向镜返回至激光头；

步骤S800：控制机床主轴分别下至行程最低点及上至行程最高点，并通过调节准直辅助镜以及反射镜，使主轴上下行程的最低点和最高点的误差值均为零；

步骤900：调好光路后，展开以时间或距离为触发的测量，获取全运动过程的主轴偏摆误差或是指定行程位置的主轴偏摆误差，实现钻机主轴动态偏摆的直线度测量。

本发明实施例的钻机主轴偏摆测试系统及方法通过借助转向镜对激光光路进行转向，将激光干涉仪测量水平运动物体的直线度转换成测量竖直运动物体的直线度，并设计一个与主轴的外形、质量与质心基本一致的假轴和一系列零部件，在不破坏主轴的前提下保证仪器的安装使用和测量精度，能准确的测得主轴偏摆在工作台运动方向和横梁运动体运动方向的误差值，实现动态环境下非接触式的全行程或指定行程的主轴钻头位置处的偏摆误差测量，更加能够反映机器的加工精度，解决PCB机械钻机动态下主轴偏摆的测试难题。在测量过程中，通过在转向镜下方设置准直辅助镜进行辅助调光，使得调光更加方便。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钻机主轴偏摆测试系统，包括机床，其特征在于：还包括激光干涉仪组件(1)、转向镜组件(2)、假轴组件(3)和反射镜组件(4)；所述激光干涉仪组件(1)设于机床的一侧，用于发射激光；所述转向镜组件(2)设于机床基准面上，并与激光干涉仪组件(1)水平对齐，用于对发射激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件(3)；所述假轴组件(3)设于转向镜组件(2)的下方，用于对入射激光进行分束后，使分束激光入射至反射镜组件(4)；所述反射镜组件(4)设于机床基准面上，并位于假轴组件(3)的下方，用于反射分束激光，使分束激光通过假轴组件(3)进行合束后经转向镜组件(2)返回至激光干涉仪组件(1)；

所述假轴组件(3)包括假轴(31)、分光镜支架(32)与分光镜(33)，所述假轴(31)固定于主轴孔位内，并位于准直辅助镜(26)的下方，所述分光镜支架(32)固定于假轴(31)底部；所述分光镜(33)和分光镜支架(32)连接；所述分光镜(33)用于将入射激光分束成为两束成角度的激光，使分束后的两束激光入射至反射镜组件(4)；

所述假轴(31)与主轴的外形、质量与质心一致，所述假轴(31)的中心还设有通孔(36)，经过准直辅助镜(26)的激光通过通孔(36)后到达分光镜(33)，所述通孔(36)的最小直径大于激光干涉仪组件(1)发射的激光与返回至激光干涉仪组件(1)的激光之间的距离；

所述反射镜组件(4)包括磁力座(41)、反射镜(42)和固定板(43)；所述固定板(43)固定于机床基准面上，并位于基座(21)的一侧，所述磁力座(41)吸附于固定板(43)上，所述反射镜(42)固定于磁力座(41)上，并位于分光镜(33)的下方；所述磁力座(41)用于调光时对反射镜(42)进行平移，所述反射镜(42)用于将经分光镜(33)分光后的两束激光反射回激光头(11)；

所述准直辅助镜(26)、分光镜(33)、通孔(36)及反射镜(42)同轴设置。

2.根据权利要求1所述的钻机主轴偏摆测试系统，其特征在于：所述激光干涉仪组件(1)包括激光头(11)、直线度光阀、云台(13)和三脚架(14)，所述三脚架(14)设于机床外的地面上，所述云台(13)设于三脚架(14)上，所述激光头(11)和直线度光阀分别设于云台(13)上，所述激光头(11)用于发射激光，所述三脚架(14)与云台(13)用于调节激光头(11)相对转向镜组件(2)的方向和位置，所述直线度光阀用于调节激光头(11)的出光和进光方向。

3.根据权利要求2所述的钻机主轴偏摆测试系统，其特征在于：所述转向镜组件(2)包括基座(21)、立柱(22)、转向镜支架(24)和转向镜(25)，所述基座(21)设于机床基准面上，所述立柱(22)固定于基座(21)上，所述转向镜支架(24)固定于立柱(22)的一侧，所述转向镜(25)呈45°放置于转向镜固定支架(24)上，且所述转向镜(25)与激光头(11)的出光口水平对齐，用于对激光头(11)发射的激光光路进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件(3)。

4.根据权利要求3所述的钻机主轴偏摆测试系统，其特征在于：所述转向镜组件(2)还包括加强筋(23)和准直辅助镜(26)，所述准直辅助镜(26)固定于转向镜(25)之下，用于调节经过准直辅助镜(26)的激光光路方向，所述加强筋(23)设于基座(21)的一侧，并分别与基座(21)和立柱(22)固定连接，用于提高转向镜组件(2)的抗震性能。

5.根据权利要求3或4所述的钻机主轴偏摆测试系统，其特征在于：所述假轴组件(3)还包括调节螺柱和锁紧螺母(35)，所述调节螺柱为两节不同直径的外螺纹圆柱，分别连接分光镜(33)和分光镜支架(32)，用于调节分光镜(33)的位置或方向，所述锁紧螺母(35)设于调节螺柱的一端，用于将分光镜(33)固定在分光镜支架(32)上。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的钻机主轴偏摆测试系统的钻机主轴偏摆测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a：调节激光头的出光和进光方向，使激光头的出光口正对转向镜,并调节激光光路，使激光头、转向镜、分光镜和反射镜的光路一致；向后的激光入射至假轴组件，通过假轴组件的分光镜将入射激光分光成为两束成角度的光，并使分束激光入射至反光镜；

步骤c：通过反光镜反射分束激光，使分束激光通过假轴组件进行合束后经转向镜返回至激光头；

步骤d：控制机床主轴分别下至行程最低点及上至行程最高点，使主轴上下行程的最低点和最高点的误差值均为零后展开测量，获取钻机主轴偏摆误差。

7.根据权利要求6所述的钻机主轴偏摆测试方法，其特征在于：在所述步骤a前还包括：

步骤a1：将三脚架设于机床外的地面上，将云台设于三脚架上，并将激光头和直线度光阀分别安装于云台上，完成激光干涉仪组件的安装；

步骤a2：将基座放置于机床床身上，将立柱锁至基座上，将加强筋分别与基座和立柱固定连接，根据Z轴运行行程，将转向镜支架固定至立柱适当高度，将转向镜呈45°固定至转向镜支架，使转向镜与激光头的出光口水平对齐，并将准直辅助镜连接至转向镜下方，完成转向镜组件的组装；

步骤a3：拆卸主轴，将假轴由上往下放至主轴孔位内，适当调整位置并锁紧，将分光镜支架由下往上连接至假轴底部，连接好分光镜的调节螺柱拧至分光镜支架侧面的第三螺纹孔内，并调节分光镜至假轴中心位置，借助小水平仪将分光镜调至水平，并拧紧锁紧螺母，完成假轴组件的组装；

步骤a4：将组装好的转向镜组件移至测试位置，眼睛水平正视转向镜，直至分光镜出现在视野中心。

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