CN114102258B - 机床位置度检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机床设备技术领域，提供了一种机床位置度检测方法及装置，其中，机床位置度检测方法用于检测机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度。检具和千分表中的一者位置固定，另一者设置于机头上，并随机头移动。检具的基准平面分别与第一轴向和第二轴向相交。千分表的测头抵触于检具的基准平面，机头沿预定路径移动过程中，千分表的测头与基准平面相对移动。在机头移动过程中，以检具的基准平面为基准，能够检测出千分表的测头在基准平面法向的浮动量。获取千分表显示的第一最大读数和第一最小读数的差值，即得到机头同时沿第一轴向和第二轴向移动的动态精度。

Description

机床位置度检测方法及装置

技术领域

本申请涉及机床设备技术领域，特别是涉及一种机床位置度检测方法及装置。

背景技术

一般情况下通过激光干涉仪来检测机床的定位精度与重复定位精度，通过球杆仪来检测三轴中任意二轴的圆度，而任意二轴的空间动态精度不方便测试。

发明内容

有鉴于此，本申请主要解决的技术问题是提供一种机床位置度检测方法及装置，能够检测机床的机头同时沿相互垂直的两轴向移动时，机床的动态精度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机床位置度检测方法，用于检测机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括如下步骤：

提供检具和千分表，检具具有基准平面；

将检具设置于机床的加工区域，并使得基准平面垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面分别与第一轴向和第二轴向相交；

将千分表设置于机头，并使得千分表的测头抵触于基准平面，并使得千分表的读数归零；

驱动机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置，预定路径平行于参考平面，在机头移动过程中，记录千分表的第一最大读数和第一最小读数；

获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值。

在一些实施例中，基准平面与第一轴向的夹角为45°。

在一些实施例中，在获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

驱动机头沿预定路径复位，在机头复位过程中，记录千分表的第二最大读数和第二最小读数；

获取第二最大读数和第二最小读数的差值，记作第二误差值；

比较第一误差值和第二误差值，保留较大者。

在一些实施例中，在获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

重复上一步骤多次，获得多个第一误差值；

获取多个第一误差值的均值。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种机床位置度检测方法，用于检测机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括如下步骤：

提供检具和千分表，检具具有基准平面；

将检具设置于机床的机头，并使得基准平面垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面分别与第一轴向和第二轴向相交；

将千分表设置于机床的加工区域，并使得千分表的测头抵触于基准平面，并使得千分表的读数归零；

驱动机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置，预定路径平行于参考平面，在机头移动过程中，记录千分表的第一最大读数和第一最小读数；

获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值。

在一些实施例中，基准平面与第一轴向的夹角为45°。

在一些实施例中，在获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

驱动机头沿预定路径复位，在机头复位过程中，记录千分表的第二最大读数和第二最小读数；

获取第二最大读数和第二最小读数的差值，记作第二误差值；

比较第一误差值和第二误差值，保留较大者。

在一些实施例中，在获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

重复上一步骤多次，获得多个第一误差值；

获取多个第一误差值的均值。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种机床位置度检测装置，用于检测机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括：

检具，检具具有基准平面，检具用于设置于机床的加工区域，并使得基准平面垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面分别与第一轴向和第二轴向相交；

千分表，千分表用于设置于机床的机头，并在千分表的测头抵触于基准平面后，读数归零，千分表用于在机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，显示出第一最大读数和第一最小读数，预定路径平行于参考平面，第一最大读数和第一最小读数的差值记作第一误差值。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种机床位置度检测装置，用于检测机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括：

检具，检具具有基准平面，检具用于设置于机床的机头，并使得基准平面垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面分别与第一轴向和第二轴向相交；

千分表，千分表用于设置于机床的加工区域，并在千分表的测头抵触于基准平面后，读数归零，千分表用于在机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，显示出第一最大读数和第一最小读数，预定路径平行于参考平面，第一最大读数和第一最小读数的差值记作第一误差值。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请中，检具和千分表中的一者位置固定，另一者设置于机头上，并随机头移动。检具的基准平面垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面分别与第一轴向和第二轴向相交。千分表的测头抵触于检具的基准平面，机头沿预定路径移动过程中，千分表的测头与基准平面相对移动。在机头移动过程中，以检具的基准平面为基准，能够检测出千分表的测头在基准平面法向的浮动量。获取千分表显示的第一最大读数和第一最小读数的差值，即得到机头同时沿第一轴向和第二轴向移动的动态精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请机床检测状态下的主视图；

图2是本申请机床检测状态下的俯视图，机头位于初始位置；

图3是本申请机床检测状态下的俯视图，机头位于终点位置；

图4是本申请机床位置度检测方法实施例一的流程图；

图5是本申请机床位置度检测方法实施例二的流程图；

图6是本申请机床位置度检测方法实施例三的流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一：

请参阅图1至图3，图1是机床检测状态下的主视图，图2和图3分别是机床检测状态下的俯视图，图2中机头4位于初始位置，图3中机头4位于终点位置。

如图1至图3所示，本申请的机床包括X向传动轴1、Y向传动轴2、Z向传动轴3、机头4以及作业平台5。X向传动轴1、Y向传动轴2以及Z向传动轴3彼此垂直。X向传动轴1的轴线平行于X轴。Y向传动轴2的轴线平行于Y轴。Z向传动轴3的轴线平行于Z轴。机头4在X向传动轴1、Y向传动轴2或Z向传动轴3的驱动下能够在三维空间移动。作业平台5设置于机床的加工区域，用于安装待加工的工件。

本申请的机床位置度检测方法，用于检测机床的机头4同时在X向传动轴1、Y向传动轴2和Z向传动轴3中任意两者的驱动下移动时，机床的动态精度，也即，用于检测机床的机头4同时在X轴、Y轴和Z轴中任意两者的方向移动时，机床的动态精度。具体包括：机头4同时在X轴和Y轴方向移动时(机头4在Z轴方向不移动)，机床的动态精度；机头4同时在Y轴和Z轴方向移动时(机头4在X轴方向不移动)，机床的动态精度；机头4同时在X轴和Z轴方向移动时(机头4在Y轴方向不移动)，机床的动态精度。本申请的机床位置度检测方法也就是机床的动态精度的检测方法。

下面介绍机头4同时在X轴和Y轴方向移动时，机床的动态精度的检测方法。其中，X轴和Y轴分别为本申请的第一轴向和第二轴向的一个示例。机头4同时在Y轴和Z轴方向移动和机头4同时在X轴和Z轴方向移动时，机床的动态精度的检测方法可参照执行。

请一并参阅图4，图4是本申请机床位置度检测方法实施例一的流程图。

步骤S101：提供检具7和千分表6，检具7具有基准平面701。

检具7可以是直定规或方尺。基准平面701为直定规或方尺的其中一个平面。千分表6为现有产品。千分表6是通过齿轮或杠杆将一般的直线位移(直线运动)转换成指针的旋转运动，然后在刻度盘上进行读数的长度测量仪器。千分表6是精密测量中用途很广的指示式量具，属于比较量具，只能测量出相对的数值，不能测出绝对数值，主要用来检查工件的形状和位置误差，如圆度、平面度、垂直度、圆跳动等，也常用于工件的精密找正。从的分度值来分，通常有0.01mm、0.005mm、0.002mm及0.001mm几种。

步骤S102：将检具7设置于机床的加工区域，并使得基准平面701垂直于参考平面(图未示)，参考平面分别平行于X轴和Y轴，基准平面701分别与X轴和Y轴相交。

可以将检具7设置于作业平台5上。本实施例中，作业平台5的承载表面501平行于X轴和Y轴，作业平台5的承载表面501可当作参考平面，以便于安装检具7。基准平面701相对X轴和Y轴倾斜设置，基准平面701与X轴的夹角可以为45°。

步骤S103：将千分表6设置于机头4，并使得千分表6的测头抵触于基准平面701，并使得千分表6的读数归零。

千分表6具有磁吸座，将磁吸座吸附于机头4上，调整千分表6的测头，使得测头抵触于基准平面701，并使得测头具有一定的压缩量。尽量使得测头在基准平面701的法向抵触于基准平面701。测头的压缩量应该大于下文中的第一误差值和第二误差值。该压缩量例如为0.1mm。调整好后，将千分表6的读数归零。

步骤S104：驱动机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置，预定路径平行于参考平面，在机头4移动过程中，记录千分表6的第一最大读数和第一最小读数。

机头4在当前位置时，测头的位置为第一位置P1，机头4在预定位置时，测头的位置为第二位置P2。机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置，使得测头由第一位置P1移动至第二位置P2。当前位置和预定位置可以预先在机床的数控程序中存储。例如，当前位置坐标为(-300，-300，500)，当前位置在X轴、Y轴以及Z轴的坐标位置分别为-300，-300以及500；预定位置坐标为(300，300，500)，预定位置在X轴、Y轴以及Z轴的坐标位置分别为300，300以及500。机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，在Z轴的位置不动。该预定路径平行于参考平面，同时，也平行于基准平面701。在机头4移动过程中，记录千分表6的第一最大读数和第一最小读数。例如，千分表6的表显读数最大值为0.06mm，最小值为-0.03mm，则第一最大读数为0.06mm，第一最小读数为-0.03mm。

步骤S105：获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值。

延用步骤S104中的举例，0.06mm和-0.03mm的差值为0.09mm，第一误差值为0.09mm。

步骤S106：驱动机头4沿预定路径复位，在机头4复位过程中，记录千分表6的第二最大读数和第二最小读数。

机头4复位过程中，千分表6的表头由第二位置P2复位至第一位置P1。在机头4复位过程中，记录千分表6的第二最大读数和第二最小读数。例如，千分表6的表显读数最大值为0.05mm，最小值为-0.05mm，则第二最大读数为0.05mm，第二最小读数为-0.05mm。

步骤S107：获取第二最大读数和第二最小读数的差值，记作第二误差值。

延用步骤S106中的举例，0.05mm和-0.05mm的差值为0.10mm，第二误差值为0.10mm。

步骤S108：比较第一误差值和第二误差值，保留较大者。

第二误差值为0.10mm，第一误差值为0.09mm，第二误差值大于第一误差值，机床的动态精度选用第二误差值，机床的动态精度为0.10mm。

激光干涉仪检测的机床精度是以点为单位，利用有限点连成直线，不是实实在在的连续精度，本申请的检测方法检测机床位置度是连续性精度，还能直观看到综合反向间隙。

实施例二：

请一并参阅图5，图5是本申请机床位置度检测方法实施例二的流程图。

一种机床位置度检测方法，用于检测机床的机头4同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括如下步骤：

S201:提供检具7和千分表6，检具7具有基准平面701。

S202:将检具7设置于机床的加工区域，并使得基准平面701垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面701分别与第一轴向和第二轴向相交。

S203:将千分表6设置于机头4，并使得千分表6的测头抵触于基准平面701，并使得千分表6的读数归零。

S204:驱动机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置，预定路径平行于参考平面，在机头4移动过程中，记录千分表6的第一最大读数和第一最小读数。

S205:获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值。

以第一误差值作为机床的动态精度。

实施例二相比于实施例一，省略了实施例一中的步骤S106至S108。实施例二中，仅以第一误差值作为机床的动态精度，也可以大体上反映机床的动态精度。

实施例三：

请一并参阅图6，图6是本申请机床位置度检测方法实施例三的流程图。

一种机床位置度检测方法，用于检测机床的机头4同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括如下步骤：

S301:提供检具7和千分表6，检具7具有基准平面701。

S302:将检具7设置于机床的加工区域，并使得基准平面701垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面701分别与第一轴向和第二轴向相交。

S303:将千分表6设置于机头4，并使得千分表6的测头抵触于基准平面701，并使得千分表6的读数归零。

S304:驱动机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置，预定路径平行于参考平面，在机头4移动过程中，记录千分表6的第一最大读数和第一最小读数。

S305:获取第一最大读数和第一最小读数的差值，记作第一误差值。

S306:重复上一步骤多次，获得多个第一误差值；

S307:获取多个第一误差值的均值。

实施例三相比于实施例二，多次测量，获取多个第一误差值，并将多个第一误差值的均值作为机床的动态精度。

上述实施例一、实施例二、实施例三中，千分表6和检具7的安装位置也可以对调，即还可以将检具7设置于机床的机头4，千分表6设置于机床的加工区域(例如作业平台5)。

实施例四：

一种机床位置度检测装置，用于检测机床的机头4同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括检具7和千分表6。其中，检具7具有基准平面701，检具7用于设置于机床的加工区域，并使得基准平面701垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面701分别与第一轴向和第二轴向相交。千分表6用于设置于机床的机头4，并在千分表6的测头抵触于基准平面701后，读数归零，千分表6用于在机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，显示出第一最大读数和第一最小读数，预定路径平行于参考平面，第一最大读数和第一最小读数的差值记作第一误差值。

本实施例中的机床位置度检测装置的具体使用方法可参照上述实施例一、实施例二、实施例三。

实施例五：

一种机床位置度检测装置，用于检测机床的机头4同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，机床的动态精度，包括检具7和千分表6。其中，检具7具有基准平面701，检具7用于设置于机床的机头4，并使得基准平面701垂直于参考平面，参考平面分别平行于第一轴向和第二轴向，基准平面701分别与第一轴向和第二轴向相交。千分表6用于设置于机床的加工区域，并在千分表6的测头抵触于基准平面701后，读数归零，千分表6用于在机头4从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，显示出第一最大读数和第一最小读数，预定路径平行于参考平面，第一最大读数和第一最小读数的差值记作第一误差值。

本实施例中的机床位置度检测装置的具体使用方法可参照上述实施例一、实施例二、实施例三。

具体地，以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机床位置度检测方法，用于检测所述机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，所述机床的动态精度，其特征在于，包括如下步骤：

提供检具和千分表，所述检具具有基准平面；

将所述检具设置于所述机床的加工区域，并使得所述基准平面垂直于参考平面，所述参考平面分别平行于所述第一轴向和所述第二轴向，所述基准平面分别与所述第一轴向和所述第二轴向相交；

将所述千分表设置于所述机头，并使得所述千分表的测头抵触于所述基准平面，并使得所述千分表的读数归零；

驱动所述机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置，所述预定路径平行于所述参考平面，在所述机头移动过程中，记录所述千分表的第一最大读数和第一最小读数；

获取所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值，记作第一误差值。

2.根据权利要求1所述机床位置度检测方法，其特征在于，

所述基准平面与所述第一轴向的夹角为45°。

3.根据权利要求1所述机床位置度检测方法，其特征在于，在所述获取所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

驱动所述机头沿所述预定路径复位，在所述机头复位过程中，记录所述千分表的第二最大读数和第二最小读数；

获取所述第二最大读数和所述第二最小读数的差值，记作第二误差值；

比较所述第一误差值和所述第二误差值，保留较大者。

4.根据权利要求1所述机床位置度检测方法，其特征在于，在所述获取所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

重复上一步骤多次，获得多个所述第一误差值；

获取多个所述第一误差值的均值。

5.一种机床位置度检测方法，用于检测所述机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，所述机床的动态精度，其特征在于，包括如下步骤：

提供检具和千分表，所述检具具有基准平面；

将所述检具设置于所述机床的机头，并使得所述基准平面垂直于参考平面，所述参考平面分别平行于所述第一轴向和所述第二轴向，所述基准平面分别与所述第一轴向和所述第二轴向相交；

将所述千分表设置于所述机床的加工区域，并使得所述千分表的测头抵触于所述基准平面，并使得所述千分表的读数归零；

驱动所述机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置，所述预定路径平行于所述参考平面，在所述机头移动过程中，记录所述千分表的第一最大读数和第一最小读数；

获取所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值，记作第一误差值。

6.根据权利要求5所述机床位置度检测方法，其特征在于，

所述基准平面与所述第一轴向的夹角为45°。

7.根据权利要求5所述机床位置度检测方法，其特征在于，在所述获取所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

驱动所述机头沿所述预定路径复位，在所述机头复位过程中，记录所述千分表的第二最大读数和第二最小读数；

获取所述第二最大读数和所述第二最小读数的差值，记作第二误差值；

比较所述第一误差值和所述第二误差值，保留较大者。

8.根据权利要求5所述机床位置度检测方法，其特征在于，在所述获取所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值，记作第一误差值之后，还包括：

重复上一步骤多次，获得多个所述第一误差值；

获取多个所述第一误差值的均值。

9.一种机床位置度检测装置，用于检测所述机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，所述机床的动态精度，其特征在于，包括：

检具，所述检具具有基准平面，所述检具用于设置于所述机床的加工区域，并使得所述基准平面垂直于参考平面，所述参考平面分别平行于所述第一轴向和所述第二轴向，所述基准平面分别与所述第一轴向和所述第二轴向相交；

千分表，所述千分表用于设置于所述机床的所述机头，并在所述千分表的测头抵触于所述基准平面后，读数归零，所述千分表用于在所述机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，显示出第一最大读数和第一最小读数，所述预定路径平行于所述参考平面，所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值记作第一误差值。

10.一种机床位置度检测装置，用于检测所述机床的机头同时沿相互垂直的第一轴向和第二轴向移动时，所述机床的动态精度，其特征在于，包括：

检具，所述检具具有基准平面，所述检具用于设置于所述机床的机头，并使得所述基准平面垂直于参考平面，所述参考平面分别平行于所述第一轴向和所述第二轴向，所述基准平面分别与所述第一轴向和所述第二轴向相交；

千分表，所述千分表用于设置于所述机床的加工区域，并在所述千分表的测头抵触于所述基准平面后，读数归零，所述千分表用于在所述机头从当前位置沿预定路径移动至预定位置的过程中，显示出第一最大读数和第一最小读数，所述预定路径平行于所述参考平面，所述第一最大读数和所述第一最小读数的差值记作第一误差值。

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