CN108153234A - 机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置 - Google Patents

机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置 Download PDF

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CN108153234A CN201810087510.5A CN201810087510A CN108153234A CN 108153234 A CN108153234 A CN 108153234A CN 201810087510 A CN201810087510 A CN 201810087510A CN 108153234 A CN108153234 A CN 108153234A
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杨川贵
米良
刘兴宝
胡秋
滕强
夏仰球
唐强
陈衡
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Abstract

本发明公开了一种机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置,该装置包括基准尺、测量单元、安装单元,能实现直线运动轴运动态的线性误差和角度误差同时测量;所述的基准尺为直线运动运行态的全自由度精度测量提供测量基准;所述的测量单元能实现直线运动运行态的线性误差和角度误差测量;所述的安装单元能实现测量单元与机床间紧固连接。本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置解决了线性误差多平面分开测量、角度误差分开测量造成测量耗时多、测量过程繁杂等问题,具有测量效率高、结构简单、安装方便等优点。

Description

机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置
技术领域
[0001]本发明属于机床直线运动装置或机床的精度检测、性能评估领域,具体涉及一种 机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置。
背景技术
[0002] 直线运动运行全自由度精度是直线运动装置、机床性能的关键指标,目前常用测 量方法包括水平仪测量法、平尺与指示器组合测量法、激光干涉仪测量法。其中,水平仪测 量法按照增量方式逐段测量所获支点间高度差实现直线运动的线性误差测量,同时利用高 度差与其支点跨距实现角度误差(俯仰、偏摆)测量;平尺与指示器组合测量法通过使指示 器的测头触及固定在与直线运动周刚性连接部件上的直尺测量表面,实现直线运动轴的线 性误差测量,同时多测头配合测量可实现角度误差测量;激光干涉仪测量法通过利用直线 度测量镜组、角度偏差测量镜组实现直线运动轴线性误差和角度偏差测量。但是,水平仪测 量法测量精度较低,并且水平仪测量法只能实现水平轴线性误差测量、俯仰角度误差测量 和偏摆角度误差测量,但是不能实现垂直轴线性误差和倾斜角度误差测量;由于平尺的测 量平面通常为平行的,其只能实现直线运动轴的单平面内线性误差和角度偏差测量,而需 要通过多次调整平尺位置和指示器位置实现直线运动轴运行态全自由度精度测量,因此其 测量效率低;激光干涉仪测量法为了实现直线直线运动运行态全自由度精度检测,需要经 历多次的镜组安装、光路调整等工作,因此其存在测量时间成本高、测量过程复杂等缺点。
[0003] 当前,亟需发展一种能实现机床直线运动运行态全自由度精度检测的装置,进行 单轴的直线运动运行态全自由度精度的高精度、一次性检测,提高直线运动运行态全自由 度精度的检测效率。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的问题是提供一种机床直线运动运行态的全自由度精度检测装 置。
[0005] 本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置包括基准尺、测量单元和 安装单元; 所述的基准尺平行于机床Y轴线所在的ZY平面和XY平面并放置于工作台上; 所述的测量单元由安装板I、安装板n、位移传感器I、位移传感器n、位移传感器m、位 移传感器iv、位移传感器v和转向块构成,所述的安装板I与安装板n相互垂直,安装板I 与测量平面m平行且相距10mm,安装板n与测量平面n平行且相距lOrnra;所述的位移传感 器I、位移传感器n和位移传感器m固定在安装板I上,位移传感器I和位移传感器m测量机 床Y轴线在ZY平面的直线度偏差和角度偏差,位移传感器n和位移传感器m测量机床Y轴 线在zx平面的角度偏差;所述的位移传感器iv和位移传感器v固定在安装板n上,位移传 感器IV和位移传感器V测量机床Y轴线在XY平面的直线度偏差和角度偏差;所述的转向 块通过螺钉固定安装在安装板I上; 所述的安装单元由拉钉、刀柄、锁紧螺母和连接杆构成,所述刀柄通过拉钉与机床连接 固定,所述连接杆通过锁紧螺母与刀柄固定连接; 所述的安装单元的连接杆与测量单元的转向块通过螺钉连接。
[0006] 所述的基准尺为具有测量平面I、测量平面n、测量平面m和测量平面IV且截面为 正方形的长方体,所述的测量平面I和测量平面n在zy平面内,所述测量平面m和测量平面 IV在XY平面内。
[0007]所述的位移传感器I、位移传感器n、位移传感器m、位移传感器iv和位移传感器 v为接触式位移传感器或非接触式位移传感器。
[0008]所述的转向块为具有三个空间垂直通孔的正方体形零件。
[0009] 所述的刀柄为BT系列、HSK系列或SK系列中的一种。
[0010]本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置实现了直线运动运行态 中两个直线度误差和三个角度偏差同时测量,解决了线性误差多平面分开测量、角度误差 分开测量造成测量耗时多、测量过程繁杂等问题。
附图说明
[0011]图1为本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置的轴测图; 图2为本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置中的测量单元与基准尺 轴测图; 图3为本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置中的安装单元的轴测 图; 图4为本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置的工作状态示意图。 [0012]图中,1.基准尺2•测量单元3•安装单元4.工作台5.测量平面6•测量平面n 7•测量平面IE 8•测量平面IV 9.安装板I 10.位移传感器I 11.转向块12•位移传感器n 13.位移传感器m 14.位移传感器IV 15•位移传感器V 16.安装板n 17 •拉钉18•刀柄 19.锁紧螺母20.连接杆。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作详细的描述。
[0014]图1示出的是本发明机床直线运动运行态全自由度精度检测装置,包括基准尺1、 测量单元2、安装单元3;所述的安装单元3的连接杆20与测量单元2的转向块11通过螺钉连 接。
[0015]图2示出的是本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置中的测量单 元与基准尺轴测图,所述的基准尺1平行于机床Y轴线所在的ZY平面和XY平面并放置于工作 台4上;所述的测量单元2由安装板19、安装板n 16、位移传感器110、位移传感器n 12、位移 传感器mi3、位移传感器IV14、位移传感器V15和转向块11构成,所述的安装板19与安装板 n 16相互垂直,安装板19与测量平面DI7平行且相距10mm,安装板n 16与测量平面116平行 且相距10mm;所述的位移传感器110、位移传感器ni2和位移传感器mi3固定在安装板19 上,位移传感器110和位移传感器mi3测量机床Y轴线在ZY平面的直线度偏差和角度偏差, 位移传感器n 12和位移传感器mi3测量机床y轴线在zx平面的角度偏差;所述的位移传 感器IV14和位移传感器V15固定在安装板n 16上,位移传感器IV 14和位移传感器V15测 量机床Y轴线在XY平面的直线度偏差和角度偏差;所述的转向块11通过螺钉固定安装在安 装板19上;所述的位移传感器11〇、位移传感器n 12、位移传感器11113、位移传感器IV14和位 移传感器V15为接触式位移传感器或非接触式位移传感器;所述的转向块11为具有三个空 间垂直通孔的正方体形零件。
[0016] 图3示出的是本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置中的安装单 元的轴测图;所述的安装单元3由拉钉17、刀柄18、锁紧螺母19和连接杆2〇构成,所述刀柄18 通过拉钉17与机床连接固定,所述连接杆20通过锁紧螺母19与刀柄18固定连接;所述的刀 柄18为BT系列、HSK系列或SK系列中的一种。
[0017] 图4示出的是本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置的工作状态 示意图。基准尺1平行于机床Y轴线所在的ZY平面和XY平面并放置于工作台4上,安装板19与 安装板II16相互垂直,安装板19与测量平面HI7平行且相距10mm,安装板II16与测量平面II 6平行且相距10mm;位移传感器110、位移传感器mi3与测量平面HI7垂直并接触,位移传感 器n 12与测量平面IV8垂直并接触,位移传感器IV14、位移传感器V 15测量平面116垂直并 接触;安装单元3的连接杆20通过转向块11与测量单元2固定连接,安装单元3的刀柄18通过 刀柄18的拉钉17与三轴加工中心机床固定连接;基准尺1随着工作台4沿Y轴运动,位移传感 器110、位移传感器II12、位移传感器IE13、位移传感器IV14、位移传感器V 15同时测量其与 基准尺1间相对位移变化值;利用位移传感器110和位移传感器mi3即可测量机床Y轴线在 ZY平面的直线度偏差和角度偏差,利用位移传感器ni2和位移传感器HI13即可测量机床Y 轴线在ZX平面的角度偏差;利用位移传感器iy14和位移传感器v 15即可测量机床Y轴线在 XY平面的直线度偏差和角度偏差。
[0018]_ _因此利用本发明的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置科实现了直线 运动运行态中两个直线度误差和三个角度偏差一次性测量,解决了线性误差多平面分开测 量、角度误差分开测量造成测量耗时多、测量过程繁杂等问题。
[0019]本发明不局限于上述具体实施方式,所属技术领域的技术人员从上述构思出发, 不经过创造性的劳动,所作出的种种变换,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置,其特征在于:所述的检测装置 包括基准尺(1)、测量单元(2)和安装单元(3); 所述的基准尺(1)平行于机床Y轴线所在的ZY平面和XY平面并放置于工作台(4)上; 所述的测量单元(2)由安装板I (9)、安装板II (16)、位移传感器I (1〇)、位移传感器n (12)、位移传感器m (13)、位移传感器IV (14)、位移传感器V (15)和转向块(11)构成,所述 的安装板I (9)与安装板n (16)相互垂直,安装板I (9)与测量平面m (7)平行且相距10mm,安 装板n (16)与测量平面n (6)平行且相距10mm;所述的位移传感器1(10)、位移传感器n (12)和位移传感器m (13)固定在安装板I (9)上,位移传感器I (1〇)和位移传感器m (13)测 量机床y轴线在ZY平面的直线度偏差和角度偏差,位移传感器n (12)和位移传感器in (13) 测量机床Y轴线在ZX平面的角度偏差;所述的位移传感器IV (14)和位移传感器V (15)固定 在安装板n (16)上,位移传感器IV (14)和位移传感器V (15)测量机床Y轴线在XY平面的直 线度偏差和角度偏差;所述的转向块(11)通过螺钉固定安装在安装板1(9)上; 所述的安装单元(3)由拉钉(17)、刀柄(18)、锁紧螺母(19)和连接杆(20)构成,所述刀 柄(18)通过拉钉(17)与机床连接固定,所述连接杆(20)通过锁紧螺母(19)与刀柄(18)固定 连接; 所述的安装单元(3)的连接杆(20)与测量单元(2)的转向块(11)通过螺钉连接。
2. 根据权利要求1所述的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置,其特征在于: 所述的基准尺(1)为具有测量平面I (5)、测量平面n (6)、测量平面HI (7)和测量平面IV (8) 且截面为正方形的长方体,所述的测量平面I (5)和测量平面n (6)在ZY平面内,所述测量平 面in (7)和测量平面IV (8)在XY平面内。
3. 根据权利要求1所述的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置,其特征在于: 所述的位移传感器I (10)、位移传感器n (12)、位移传感器m (13)、位移传感器IV (14)和位 移传感器V (15)为接触式位移传感器或非接触式位移传感器。
4. 根据权利要求1所述的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置,其特征在于: 所述的转向块(11)为具有三个空间垂直通孔的正方体形零件。
5. 根据权利要求1所述的机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置,其特征在于: 所述的刀柄(18)为BT系列、HSK系列或SK系列中的一种。
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