CN112059722A - 一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置及检测方法 - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools

Abstract

本发明涉及一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置及检测方法，属于数控设备检测技术领域。包括主轴工具杯、旋转轴中心杯和球杆仪；杆状球杆仪的两端分别设有一个检测球，其中一个检测球与球杆仪的一端固定连接，另一个检测球通过微位移传感器与球杆仪的另一端连接；检测球分别与工具杯和中心杯吸附连接。通过旋转轴转动不同的角度，从而获得主轴工具杯上检测球和旋转轴中心杯上检测球之间的距离变化从而获得旋转轴转角定位误差；本发明的检测装置操作简便，检测成本低；解决了如何方便快捷的进行数控机床旋转轴转角定位误差的检测的技术问题。

Description

一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置及检测方法，属于数控设备检测技术领域。
背景技术
数控机床旋转轴的几何误差对机床加工精度有重要影响，其中转角定位误差的影响更为突出。目前检测旋转轴转角定位误差精度较高的方法是使用激光干涉仪来直接进行检测。但是激光干涉仪检测成本高，对光过程复杂，对操作人员操作技术水平要求较高，不利于市场的普及推广。另外，检测时要将回转轴校准装置安装在旋转轴轴线上，但有些旋转轴比如A轴不能实现这样的安装，所以激光干涉仪的使用有一定的局限性。在本技术领域，如何方便快捷的进行数控机床旋转轴误差的检测，其方法在目前的工业界还处在探索阶段，因此，本技术领域亟需一种操作简便且检测成本低的检测方法。
发明内容
本发明的目的是为解决如何方便快捷的进行数控机床旋转轴转角定位误差的检测的技术问题。
为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，包括主轴工具杯、旋转轴中心杯和球杆仪；杆状球杆仪的两端分别设有一个检测球，其中一个检测球与球杆仪的一端固定连接，另一个检测球通过微位移传感器与球杆仪的另一端连接；检测球分别与工具杯和中心杯吸附连接。
优选地，所述旋转轴中心杯垂直固定设于与主轴刀柄端相对应的旋转轴的端面上。
优选地，所述主轴工具杯垂直固定设于与旋转轴相对应的主轴刀柄端面上。
优选地，所述检测球吸附于旋转轴中心杯远离旋转轴的一端。
优选地，所述检测球吸附于主轴工具杯远离主轴的一端。
本发明提供一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：将数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置安装到位，测量过程中两端检测球分别吸附在工具杯和中心杯上；将旋转轴端检测球球心和主轴端检测球球心分别记为M和N，将球杆仪杆长记为L，旋转轴端检测球回转半径记为r；
步骤2：以旋转轴转动中心为原点，设一虚拟直角坐标系；所述虚拟直角坐标系所在平面平行于旋转轴旋转的端面且包括球杆仪球杆所在直线；初始位置时，旋转轴端检测球球心M设于X轴轴线上，球杆仪球杆设于垂直于X轴；检测过程中，控制旋转轴绕自身轴线进行旋转运动、并使主轴端检测球和旋转轴端检测球做同步圆周运动；
步骤3：旋转轴每转动θ角度，其中θ能整除360时暂停，旋转轴转角为0、θ、2θ……(360-θ)度，对应测得球杆仪的杆长变化量为ΔL(0)、ΔL(θ)、ΔL(2θ)……ΔL(360-θ)；将旋转轴转动到θ角度，将球杆仪按照步骤2中初始位置安装；
步骤4：检测过程中，控制旋转轴绕自身轴线进行旋转运动，并使主轴端检测球和旋转轴端检测球做同步圆周运动；旋转轴每转动θ角度，其中θ能整除360时暂停，旋转轴转角为0、θ、2θ……(360-θ)度，对应测得球杆仪的杆长变化量为ΔL(0)、ΔL(θ)、ΔL(2θ)……ΔL(360-θ)；
则旋转轴在θc角度(θc为θ的整数倍，记为θc＝n×θ)的转角定位误差为
Figure BDA0002629350060000021
其中dr(i×θ)＝ΔL′(i×θ)-ΔL((i-1)×θ)
Figure BDA0002629350060000022
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1.本发明提供的检测装置操作简便且检测成本低；
2.本发明提供的检测装置和检测方法解决了可以方便快捷的进行数控机床旋转轴转角定位误差的检测的技术问题。
附图说明
图1为本发明一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置结构示意图。
图2为本发明一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置检测时，两次圆轨迹检测中球杆仪初始位置及运动轨迹示意图。
附图标记：1.主轴；2.工具杯；3.球杆仪；4.中心杯；5.旋转轴；
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：
如图1，图2所示，本发明提供一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，包括主轴工具杯2、旋转轴中心杯4和球杆仪3；杆状球杆仪3的两端分别设有一个检测球，其中一个检测球与球杆仪3的一端固定连接，另一个检测球通过微位移传感器与球杆仪3的另一端连接；检测球分别与工具杯2和中心杯4吸附连接。旋转轴中心杯4垂直固定设于与主轴1刀柄端相对应的旋转轴5的端面上。主轴工具杯2垂直固定设于与旋转轴5相对应的主轴1刀柄端面上。一个检测球吸附于旋转轴中心杯4远离旋转轴5的一端；另一个检测球吸附于主轴工具杯2远离主轴1的一端。
本发明提供一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：将数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置安装到位，测量过程中两端检测球分别吸附在工具杯2和中心杯4上；将旋转轴端检测球球心和主轴端检测球球心分别记为M和N，将球杆仪杆长记为L，旋转轴端检测球回转半径记为r；
步骤2：以旋转轴转动中心为原点，设立一个虚拟的直角坐标系；所述虚拟直角坐标系所在平面平行于旋转轴旋转的端面且包括球杆仪球杆所在直线；初始位置时，旋转轴端检测球球心M设于X轴轴线上，球杆仪球杆设于垂直于X轴；检测过程中，控制旋转轴绕自身轴线进行旋转运动、并使主轴端检测球和旋转轴端检测球做同步圆周运动；
步骤3：旋转轴每转动θ角度(其中θ能整除360)暂停，旋转轴转角为0、θ、2θ……(360-θ)度，对应测得球杆仪的杆长变化量为ΔL(0)、ΔL(θ)、ΔL(2θ)……ΔL(360-θ)；将旋转轴转动到θ角度，将球杆仪按照步骤2中初始位置安装；
步骤4：检测过程中，控制旋转轴绕自身轴线进行旋转运动，并使主轴端检测球和旋转轴端检测球做同步圆周运动；旋转轴每转动θ角度(其中θ能整除360)暂停，旋转轴转角为0、θ、2θ……(360-θ)度，对应测得球杆仪的杆长变化量为ΔL(0)、ΔL(θ)、ΔL(2θ)……ΔL(360-θ)；
则旋转轴在θc角度(θc为θ的整数倍，记为θc＝n×θ)的转角定位误差为
Figure BDA0002629350060000041
其中dr(i×θ)＝ΔL′(i×θ)-ΔL((i-1)×θ)
Figure BDA0002629350060000042
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，其特征在于：包括主轴工具杯、旋转轴中心杯和球杆仪；杆状球杆仪的两端分别设有一个检测球，其中一个检测球与球杆仪的一端固定连接，另一个检测球通过微位移传感器与球杆仪的另一端连接；检测球分别与工具杯和中心杯吸附连接。
2.如权利要求1所述的一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，其特征在于：所述旋转轴中心杯垂直固定设于与主轴刀柄端相对应的旋转轴的端面上。
3.如权利要求2所述的一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，其特征在于：所述主轴工具杯垂直固定设于与旋转轴相对应的主轴刀柄端面上。
4.如权利要求3所述的一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，其特征在于：所述检测球吸附于旋转轴中心杯远离旋转轴的一端。
5.如权利要求4所述的一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置，其特征在于：所述检测球吸附于主轴工具杯远离主轴的一端。
6.一种数控机床旋转轴转角定位误差的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将数控机床旋转轴转角定位误差的检测装置安装到位，测量过程中两端检测球分别吸附在工具杯和中心杯上；将旋转轴端检测球球心和主轴端检测球球心分别记为M和N，将球杆仪杆长记为L，旋转轴端检测球回转半径记为r；
步骤2：以旋转轴转动中心为原点，设一虚拟直角坐标系；所述虚拟直角坐标系所在平面平行于旋转轴旋转的端面且包括球杆仪球杆所在直线；初始位置时，旋转轴端检测球球心M设于X轴轴线上，球杆仪球杆设于垂直于X轴；检测过程中，控制旋转轴绕自身轴线进行旋转运动、并使主轴端检测球和旋转轴端检测球做同步圆周运动；
步骤3：旋转轴每转动θ角度，其中θ能整除360时暂停，旋转轴转角为0、θ、2θ……(360-θ)度，对应测得球杆仪的杆长变化量为ΔL(0)、ΔL(θ)、ΔL(2θ)……ΔL(360-θ)；将旋转轴转动到θ角度，将球杆仪按照步骤2中初始位置安装；
步骤4：检测过程中，控制旋转轴绕自身轴线进行旋转运动，并使主轴端检测球和旋转轴端检测球做同步圆周运动；旋转轴每转动θ角度，其中θ能整除360时暂停，旋转轴转角为0、θ、2θ……(360-θ)度，对应测得球杆仪的杆长变化量为ΔL(0)、ΔL(θ)、ΔL(2θ)……ΔL(360-θ)；
则旋转轴在θc角度(θc为θ的整数倍，记为θc＝n×θ)的转角定位误差为
Figure FDA0002629350050000021
其中dr(i×θ)＝ΔL′(i×θ)-ΔL((i-1)×θ)
Figure FDA0002629350050000022
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