CN112621380B - 回转轴精度检测设备和回转轴精度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种回转轴精度检测设备和回转轴精度检测方法。回转轴精度检测设备，包括：校准装置，校准装置包括壳体和安装在壳体上的回转部件，回转部件相对于壳体可转动地设置，以根据壳体正转的角度值，回转部件回转相同的角度值；其中，壳体用于安装在机床的回转轴上，以通过将回转轴的预设转动角度与回转部件的实际回转角度对比，得出回转轴的转动补偿值。避免了手动输入回转轴转动补偿值耗费的人力和物力，解决了现有技术中的对回转轴的精度检测方法效率较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机床检测领域，具体而言，涉及一种回转轴精度检测设备和回转轴精度检测方法。
背景技术
精密数控加工机床已经成为当今工业发展必不可少的一种产品，精度是精密数控加工机床最大的技术问题，随着数控机床在工业中的应用越来越广泛，对数控机床的精度要求也越来越严格，因此，在数控机床中对数控位置进行精度检测和补偿对提高数控机床加工精度具有重要意义。
数控机床的位置精度通常是指数控轴的定位精度、重复精度等。定位精度是衡量数控机床性能的重要指标。数控机床的位置精度，是表明所测量的机床各运动部件在数控机床的控制下所能达到的精度。
目前，五轴数控机床回转轴的检测方法大都采用位置传感器、压力传感器检测方法，这种检测方法外界对检测的精度影响很大。虽然也有使用计算出误差补偿表的方法进行检测，但大都需要手动输入机床CNC系统去消除定位误差，由于数控机床补偿点可能有成千上百个点，手动输入补偿需要花费大量的人力和时间，还容易出错。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种回转轴精度检测设备和回转轴精度检测方法，以解决现有技术中的对回转轴的精度检测方法效率较低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种回转轴精度检测设备，包括：校准装置，校准装置包括壳体和安装在壳体上的回转部件，回转部件相对于壳体可转动地设置，以根据壳体正转的角度值，回转部件回转相同的角度值；其中，壳体用于安装在机床的回转轴上，以通过将回转轴的预设转动角度与回转部件的实际回转角度对比，得出回转轴的转动补偿值。
进一步地，回转轴精度检测设备还包括：光线发射器，回转部件上设置有反光探头，光线发射器用于向回转部件的反光探头发射光线，并根据光线发射器所反射的光线得出回转部件是否回转到位，以记录回转部件的实际回转角度。
进一步地，光线发射器为激光干涉仪。
进一步地，回转轴精度检测设备还包括：角度干涉装置，角度干涉装置具有用于对光线发射器所发出的光线进行干涉的透光镜，回转部件上设置有多个反光探头，以分别对经过透光镜干涉处的多束光线进行反光。
进一步地，反光探头为两个，透光镜用于干涉出两束光线。
进一步地，两个反光探头沿垂直于回转轴的轴线的方向布置。
进一步地，角度干涉装置包括：连接架，连接架用于安装在机床的主轴上；安装架，安装架与连接架连接，透光镜设置在安装架上。
进一步地，连接架包括用于与主轴连接的连接块和用于与安装架连接的连接轴，安装架为条形，安装架的一端与连接轴连接，安装架的另一端与校准装置相对。
进一步地，壳体上设置有安装环，壳体通过安装环安装在回转轴上；安装环的轴线与回转轴的轴线重合。
根据本发明的另一个方面，提供了一种回转轴精度检测方法，适用于上述的回转轴精度检测设备，回转轴精度检测方法包括：利用数控系统设定机床的回转轴的预定旋转角度；将回转轴精度检测装置的回转部件的预定回转角度设定为预定旋转角度；检测回转部件的实际回转角度；将实际回转角度与预定回转角度进行比较，以得出回转轴的补偿值。
应用本发明的技术方案，将校准装置的壳体安装在机床的回转轴上，通过机床回转轴的回转运动带动校准装置的壳体同步运动，由于回转部件回转的角度值与壳体正转的角度值相同，这样，将机床的回转轴的预定回转角度与回转轴的实际回转角度对比，便可以得出回转轴的转动补偿值，避免了手动输入回转轴转动补偿值耗费的人力和物力，解决了现有技术中的对回转轴的精度检测方法效率较低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的回转轴精度检测设备的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的回转轴精度检测设备的光线的路径图；
图3示出了图1中的回转轴精度检测设备的A的局部放大图；
图4示出了图1中的回转轴精度检测设备的B的局部放大图；以及
图5示出了根据本发明的一个实施例的回转轴精度检测方法的程序流程图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、校准装置；110、壳体；111、安装环；112、回转轴；120、回转部件；121、反光探头；200、光线发射器；300、角度干涉装置；310、透光镜；321、连接块；322、连接轴；333、主轴；330、安装架；20、电脑。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1至图4，本发明提供了一种回转轴精度检测设备，该回转轴精度检测设备包括校准装置100。校准装置100包括壳体110和安装在壳体110上的回转部件120，回转部件120 相对于壳体110可转动地设置，以根据壳体110正转的角度值，回转部件120回转相同的角度值。壳体110用于安装在机床的回转轴112上，以通过将回转轴112的预设转动角度与回转部件120的实际回转角度对比，得出回转轴112的转动补偿值。
本实施例将校准装置100的壳体110安装在机床的回转轴112上，通过机床回转轴112 的回转运动带动校准装置100的壳体110同步运动，由于回转部件120回转的角度值与壳体 110正转的角度值相同，这样，将机床的回转轴112的预定回转角度与回转轴112的实际回转角度对比，便可以得出回转轴112的转动补偿值，避免了手动输入回转轴112转动补偿值耗费的人力和物力，解决了现有技术中的对回转轴112的精度检测方法效率较低的问题。
在一些实施例中，回转轴精度检测设备的校准装置100能快速准确地检测出机床回转轴 112的回转角度，并利用机床回转轴112的预设转动角度与校准装置100中的回转部件120的实际回转角度得到转动补偿值，再利用电脑20中的数控系统对机床回转轴112的转动补偿值进行自动补偿，提高了机床回转轴112精度检测的效率。
图1示出了根据本发明的一个实施例的回转轴精度检测设备的结构示意图。图2示出了根据本发明的一个实施例的回转轴精度检测设备的光线的路径图。参见图1和图2，回转轴精度检测设备还包括光线发射器200。回转部件120上设置有反光探头121，光线发射器200用于向回转部件120的反光探头121发射光线，并根据光线发射器200所反射的光线得出回转部件120是否回转到位，以记录回转部件120的实际回转角度。相对于现有技术中利用位置传感器或压力传感器，本实施例中利用光线检测检测回转部件120是否回转到位，减少了外界因素对检测结果的干扰。
在一些实施例中，光线发射器200为激光干涉仪，提高了检测精度。
图4示出了图1的回转轴精度检测设备的中B的局部放大图。参见图4，回转轴精度检测设备还包括角度干涉装置300。角度干涉装置300具有用于对光线发射器200所发出的光线进行干涉的透光镜310，回转部件120上设置有多个反光探头121，以分别对经过透光镜310干涉处的多束光线进行反光。创新性地使用角度干涉装置300，实现了激光干涉仪从发射激光至反射回激光的整个过程中对激光强度的可控，并可以对角度干涉装置300进行微调，以使角度干涉装置300适宜地接收到光束。
图3示出了图1中的回转轴精度检测设备的A的局部放大图。参见图3，反光探头121为两个，透光镜310用于干涉出两束光线。
两个反光探头121沿垂直于回转轴112的轴线的方向布置。
角度干涉装置300包括连接架和安装架330。连接架用于安装在机床的主轴333上。安装架330与连接架连接，透光镜310设置在安装架330上。
连接架包括用于与主轴333连接的连接块321和用于与安装架330连接的连接轴322，安装架330为条形，安装架330的一端与连接轴322连接，安装架330的另一端与校准装置100 相对。
壳体110上设置有安装环111，壳体110通过安装环111安装在回转轴112上，安装环111 的轴线与回转轴112的轴线重合。
参见图1和图2，在一些实施例中，回转轴精度检测设备包括：校准装置100、光线发射器200和角度干涉装置300，校准装置100通过安装环111与机床的回转轴112连接在一起，角度干涉装置300通过连接架连接至主轴333上。校准装置100的反光探头121可以相对校准装置100的壳体110回转，其中角度位置通过安装在主轴333上的光栅系统进行伺服控制。校准装置100中回转部件120回转时，光线发射器200可以精确地测量出机床回转轴112的回转角度。通过回转轴112依次到达的多个测量点，可以得到该机床回转轴112的总体精度图。最后可以借助蓝牙将测得的数据传送至电脑20，电脑20再利用软件对数据进行后处理，转皇城数控系统可识别的程序，通过以太网接口将电脑20和机床的数控系统通讯，数控系统设置有适宜补偿区间，电脑20通过以太网将后处理过的数据传输至数控系统，数控系统自动对机床的回转轴112的回转角度进行精度补偿。
图5示出了根据本发明的一个实施例的回转轴精度检测方法的程序流程图。参见图5，根据本发明实施例的回转轴精度检测方法，适用于上述实施例的回转轴精度检测设备，回转轴精度检测方法包括：
S501：利用数控系统设定机床的回转轴112的预定旋转角度。
S502：将回转轴精度检测装置的回转部件120的预定回转角度设定为预定旋转角度。
S503：检测回转部件120的实际回转角度。
S504：将实际回转角度与预定回转角度进行比较，以得出回转轴112的补偿值。
在一些实施例中，回转部件120可以相对于壳体110转动，光线发射器200提供光线，光线经过角度干涉装置300的透光镜310产生了干涉现象，折射出两道光束，光线能够打到回转部件120上的反光探头121上，反光探头121对经过透光镜310干涉处的多束光线进行反光，光线经过反射回馈至光线发射器200。角度干涉装置300可对其进行微调，将其调整至适宜对光角度后，光线发射器200上的对光强度指示灯亮黄，通过A/D转换，将数字量信号传入电脑20专用测量软件上，随即显示信号良好则代表该回转轴精度检测设备可正常工作。
在一些实施例中，通过CNC程序设定回转轴112在某一时段旋转ɑ°，光线发射器200专用测量软件上同步设定回转部件120旋转ɑ°。执行NC程序，回转轴112的回转角度与回转部件120的实际回转角度理想情况下应当是一致的，但是机床的精度存在误差，将回转轴112的预设转动角度与回转部件120的实际回转角度对比，得出回转轴112的转动补偿值。执行数次旋转后，电脑20采集到一组定区间的实际回转角度与补偿值，该组补偿值保存，实际回转角度以误差折线图的形式表现其误差波动情况。
进入后处理软件，将该组回转轴112的转动补偿值编译转化成数控系统可识别的插补程序，在数控系统上执行指令屏蔽回转轴112编码器，此时数控系统无法检测回转轴112的实际位置、角度，此时不再对回转轴112进行任何操作，确保坐标值不丢失。
进入数控系统回转轴补偿界面，设定正确补偿区间为预设转动角度，利用网线连接电脑20以太网接口和数控系统工业以太网接口，根据以太网通讯协议进行通讯，将插补程序通过专用程序录入软件传输至数控系统，系统识别该程序后，系统可对机床的回转轴112的回转精度进行自动补偿。
补偿完成后，关闭屏蔽回转轴编码器指令，此时系统检测到机床的回转轴112的坐标值为补偿后的坐标值。再次利用该机床的回转轴精度检测设备进行检测，观察误差折线图，记录其角度误差振幅衰减情况，多次通过该回转轴精度检测设备进行自动补偿，可实现在机械精度良好的情况下，回转轴112回转精度不断趋近于理想情况，提高了数控机床的精度。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、或“另一些实施例”等的描述意指结合该实施例或实例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
将校准装置100的壳体110安装在机床的回转轴112上，通过机床回转轴112的回转运动带动校准装置100的壳体110同步运动，由于回转部件120回转的角度值与壳体110正转的角度值相同，这样，将机床的回转轴112的预定回转角度与回转轴112的实际回转角度对比，便可以得出回转轴112的转动补偿值，避免了手动输入回转轴112转动补偿值耗费的人力和物力，解决了现有技术中的对回转轴112的精度检测方法效率较低的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种回转轴精度检测设备，其特征在于，包括：
校准装置(100)，所述校准装置(100)包括壳体(110)和安装在所述壳体(110)上的回转部件(120)，所述回转部件(120)相对于所述壳体(110)可转动地设置，以根据所述壳体(110)正转的角度值，所述回转部件(120)回转相同的角度值；
光线发射器(200)，所述回转部件(120)上设置有反光探头(121)，所述光线发射器(200)用于向所述回转部件(120)的反光探头(121)发射光线，并根据所述光线发射器(200)所反射的光线得出所述回转部件(120)是否回转到位，以记录所述回转部件(120)的实际回转角度；
其中，所述壳体(110)用于安装在机床的回转轴(112)上，通过CNC程序设定所述回转轴(112)在某一时段旋转ɑ°，所述光线发射器(200)在专用测量软件上同步设定所述回转部件(120)旋转ɑ°，然后执行NC程序，以将所述回转轴(112)的预设转动角度与所述回转部件(120)的实际回转角度对比，得出所述回转轴(112)的转动补偿值。
2.根据权利要求1所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，所述光线发射器(200)为激光干涉仪。
3.根据权利要求1所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，所述回转轴精度检测设备还包括：
角度干涉装置(300)，所述角度干涉装置(300)具有用于对所述光线发射器(200)所发出的光线进行干涉的透光镜(310)，所述回转部件(120)上设置有多个所述反光探头(121)，以分别对经过所述透光镜(310)干涉处的多束光线进行反光。
4.根据权利要求3所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，所述反光探头(121)为两个，所述透光镜(310)用于干涉出两束光线。
5.根据权利要求4所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，两个所述反光探头(121)沿垂直于所述回转轴(112)的轴线的方向布置。
6.根据权利要求3所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，所述角度干涉装置(300)包括：
连接架，所述连接架用于安装在所述机床的主轴(333)上；
安装架(330)，所述安装架(330)与所述连接架连接，所述透光镜(310)设置在所述安装架(330)上。
7.根据权利要求6所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，所述连接架包括用于与所述主轴(333)连接的连接块(321)和用于与所述安装架(330)连接的连接轴(322)，所述安装架(330)为条形，所述安装架(330)的一端与所述连接轴(322)连接，所述安装架(330)的另一端与所述校准装置(100)相对。
8.根据权利要求1所述的回转轴精度检测设备，其特征在于，所述壳体(110)上设置有安装环(111)，所述壳体(110)通过所述安装环(111)安装在所述回转轴(112)上；所述安装环(111)的轴线与所述回转轴(112)的轴线重合。
9.一种回转轴精度检测方法，其特征在于，适用于权利要求1至8中任一项所述的回转轴精度检测设备，所述回转轴精度检测方法包括：
利用数控系统设定机床的回转轴(112)的预定旋转角度；
将所述回转轴精度检测装置的回转部件(120)的预定回转角度设定为所述预定旋转角度；
检测所述回转部件(120)的实际回转角度；
将所述实际回转角度与所述预定回转角度进行比较，以得出所述回转轴(112)的补偿值。
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