專利名稱：一種數(shù)控機(jī)床精度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測數(shù)控機(jī)床精度誤差的裝置，尤其涉及一種可同時(shí)檢測多主軸 位置和角度誤差裝置，屬于精密檢測儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代制造業(yè)要求數(shù)控技術(shù)向更高精度、更高速度和更高柔性發(fā)展。隨著數(shù)控機(jī)床制造 越來越復(fù)雜，對精度檢測的要求也越來越高。近2 O年來，誤差檢測主要集中在新型機(jī)床運(yùn) 動(dòng)精度檢測儀的應(yīng)用上，這些測量裝置具備不同的特點(diǎn)，主要有單向微位移法，基于基準(zhǔn) 圓盤的雙相微位移法，圓球法，四連接機(jī)構(gòu)，雙連桿-角編碼法和雙球規(guī)法。誤差檢測由單軸誤差檢測和輪廓檢測向3維位空間誤差和復(fù)合誤差檢測發(fā)展。一 些檢測裝置的讀數(shù)可以直接反映機(jī)床的位置誤差量，另一些需要通過精度建模運(yùn)算得到誤 差量。然而，現(xiàn)有的常規(guī)檢測儀器還不能檢測反映機(jī)床誤差的所有誤差量，或是需要經(jīng)過多 次檢測，并通過復(fù)雜模型計(jì)算獲得機(jī)床某幾項(xiàng)誤差。為了獲得足夠多的反映機(jī)床誤差的數(shù)據(jù)項(xiàng)，需要檢測裝置具有足夠的靈活度和足 夠多的軸數(shù)。如常規(guī)的輪廓檢測必須保證至少2軸的聯(lián)動(dòng)，檢測裝置的讀數(shù)有反映長度信 息的數(shù)據(jù)讀數(shù)和角度信息的數(shù)據(jù)讀數(shù)。激光技術(shù)應(yīng)用到長度測量中，雖然可以獲得非常高 的精度，但是在角度測量中，相應(yīng)的精度會下降。檢測裝置機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的制造和裝配精度直接 影響檢測裝置的精度等級，因此裝置結(jié)構(gòu)本身要求有足夠高的精度，某些檢測裝置以自帶 的誤差補(bǔ)償技術(shù)以消除環(huán)境變化帶來的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠同時(shí)獲得五個(gè)方向上的誤差信息的用于檢測數(shù)控機(jī)床精度誤差 的裝置。通X軸、Y軸方向的串聯(lián)接運(yùn)動(dòng)和連桿并行運(yùn)動(dòng)，使與數(shù)控主軸連接平臺中心獲得 五個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)自由度。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種數(shù)控機(jī)床精度檢測裝置，包括與數(shù)控工作臺聯(lián)接的基座和位于基座上的多路激光 多譜勒測長儀、支撐立柱、機(jī)床主軸聯(lián)接平臺、三組帶R型鉸接頭滑塊、X軸與Y軸方向?qū)?軌，機(jī)床主軸聯(lián)接平臺通過球鉸與固定連桿聯(lián)接，X軸、Y軸導(dǎo)軌十字交叉且與測長儀組成 串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)，滑塊及其上的R鉸推動(dòng)連桿形成并行運(yùn)動(dòng)。所述球鉸接點(diǎn)以等角度120度分布于機(jī)床主軸聯(lián)接平臺上，連桿另一端通過R鉸 聯(lián)到滑塊，滑塊可在立柱上做上下往復(fù)移動(dòng)，R鉸接點(diǎn)形成的三角形平面與機(jī)床主軸聯(lián)接 平臺平面相互平行，三角形幾何中心始終在一條直線上。擁有上述結(jié)構(gòu)的主軸聯(lián)接平臺具有Z軸方向上的直線位移及2個(gè)相應(yīng)地繞X軸、 Y軸的角位移α和β。X-Y工作臺帶動(dòng)安裝其上面的連桿機(jī)構(gòu)作兩個(gè)方向的水平移動(dòng)。本 裝置具有容易制造，控制方便的特點(diǎn)，還具備更高的精度和更大的工作范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)一次檢測可以同時(shí)反映多項(xiàng)機(jī)床誤差，有Z 軸方向上的直線位移誤差，2個(gè)相應(yīng)地繞χ軸、y軸的角位移誤差α和β和X - Y工作臺 帶動(dòng)安裝其上面的連桿機(jī)構(gòu)作兩個(gè)方向的水平移動(dòng)的誤差；機(jī)械結(jié)構(gòu)制造容易，可以保證足夠的裝配精度；具有很大的檢測范圍；χ軸、y軸和ζ軸的位置方向的誤差均直接通過激 光測長系統(tǒng)讀得，具有讀說直接的優(yōu)點(diǎn)，角度方向的信息通過簡單的建模運(yùn)算求得。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2a、圖2b為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三平面約束示意圖。附圖標(biāo)記說明1-檢測基座；2-多路激光多普勒測長儀；3-立柱；4-主軸聯(lián)接平 臺；5-滑塊；6-導(dǎo)軌；7-下圓盤；8-上圓盤；9-球鉸；10-連桿；Il-R鉸。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例是一種能夠同時(shí)獲得五個(gè)方向上的誤差信息的用于檢測數(shù)控機(jī)床精度誤差 的裝置，一次檢測可以同時(shí)反映多項(xiàng)機(jī)床誤差。如圖1所示，該裝置由一個(gè)三維自由度的主 軸平臺和一個(gè)傳統(tǒng)二維自由度的X - Y工作臺形成一個(gè)5軸機(jī)構(gòu)，包括與數(shù)控工作臺聯(lián) 接的檢測基座1和位于基座上的多路激光多譜勒測長儀2、支撐立柱3、機(jī)床主軸聯(lián)接平臺 4、三組互成120度的帶R型鉸接頭滑塊5、X軸和Y軸的方向?qū)к?。機(jī)床主軸安裝在平臺 上，平臺通過三個(gè)U型球鉸9與連桿10相連，其中球鉸以120度布置在平臺上。連桿10的 另一端連接到帶有轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(R型鉸)的滑塊上。每個(gè)滑塊能夠沿著垂直支柱上、下運(yùn)動(dòng)，立柱 上、下分別固定到上圓盤7和下圓盤8上且與上圓盤7和下圓盤8垂直，也成120°布置。X 軸與Y軸的導(dǎo)軌十字交叉且與測長儀組成串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)，滑塊及其上的R鉸推動(dòng)連桿形成并 行運(yùn)動(dòng)。如圖2a、圖2b所示，XYZ固定于檢測基座上，其中Z軸指 向垂直方向，χ軸指向b1; Y軸沿ID1ID2連線平行?？梢苿?dòng)座標(biāo)系統(tǒng) ZT^固結(jié)于X-Y工作臺上，其方向與MZ方向一致。第三個(gè)座標(biāo)系統(tǒng)xyz的Z軸與機(jī)床 主軸一致。球鉸1^位于平面AO1^J:。圖3所示為三平面約束示意圖，其并行機(jī)構(gòu)連桿封 閉鏈尺寸向量表達(dá)式如
3
r -Ix
Il
T/
這里矩昨。/[及]為主軸平臺座標(biāo)系xyz相對于基座XYZ的位置向量λ是第i個(gè)球鉸
的位置向量，P為xyz (刀具位置)原點(diǎn)位置向量，Ri第i個(gè)R鉸的位置向量，L i第i根連 桿的向量。令R和r相接氏和h ( =Γ3)圓的半徑。氏在座標(biāo)系XYZ里的位置可以
用下列方程表示
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床精度檢測裝置，其特征在于包括與數(shù)控工作臺聯(lián)接的檢測基座(1)和 位于基座上的多路激光多譜勒測長儀(2)、支撐立柱(3)、機(jī)床主軸聯(lián)接平臺(4)、三組帶R 型鉸接頭滑塊(5)、χ軸與y軸方向?qū)к?6)，機(jī)床主軸聯(lián)接平臺(4)通過球鉸(9)與固定 連桿(10 )聯(lián)接，χ軸、y軸導(dǎo)軌十字交叉且與測長儀組成串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)，滑塊及其上的R鉸推 動(dòng)連桿形成并行運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床精度檢測裝置，其特征在于球鉸接點(diǎn)以等角度120 度分布于機(jī)床主軸聯(lián)接平臺上，連桿另一端通過R鉸(11)與滑塊相連，滑塊可在立柱上移 動(dòng)，R鉸接點(diǎn)形成的三角形平面與機(jī)床主軸聯(lián)接平臺平面相互平行，三角形幾何中心始終 在一條直線上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控機(jī)床精度檢測裝置，該裝置包括與數(shù)控工作臺聯(lián)接的檢測基座和位于基座上的多路激光多譜勒測長儀、支撐立柱、機(jī)床主軸聯(lián)接平臺、三組帶Ｒ型鉸接頭滑塊、X軸與Y軸方向?qū)к?，機(jī)床主軸聯(lián)接平臺通過球鉸與固定連桿聯(lián)接，X軸、Y軸導(dǎo)軌十字交叉且與測長儀組成串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)，滑塊及其上的Ｒ鉸推動(dòng)連桿形成并行運(yùn)動(dòng)。本裝置具有容易制造，控制方便的特點(diǎn)，還具備更高的精度和更大的工作范圍，且一次檢測可以同時(shí)反映多項(xiàng)機(jī)床誤差檢測數(shù)據(jù)。
文檔編號B23Q17/00GK102079054SQ20111003025
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者徐安定, 楊世錫 申請人:浙江大學(xué)