[发明专利]双频激光测量系统检测补偿落地镗铣床空间位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型金属切削落地镗铣机床在使用时，对落地镗铣机床各空间位置定位进行精密修正补偿的方法，具体涉及用精密双频激光干涉测量系统检测数控落地镗铣床各空间位置并对其进行精密修正的方法，属于数控落地机床制造技术领域。

背景技术

大型落地镗铣机床，是指安置于地面、体积庞大的工作母机。机床安装于地面时，理论要求其水平导轨与水平面平行，并在机床加工工作时也始终不变，机床的立柱则要求始终与导轨垂直，即与水平面垂直，无论当机床的立柱沿水平导轨移动多少距离，或安装刀具的滑枕座沿机床立柱上下移动多少距离，也不会导致机床的立柱对机床水平导轨垂直度的改变。从理论上说，数控落地机床由于自身安装有光栅尺及精密数控系统，在对零件进行加工时，机床立柱和滑枕座的移动均是在精密的数控系统控制下进行的，因此所加工零件的精密度和稳定性也应当较高。但实际上，使用落地机床进行金属切削加工时，会产生两种误差。一是由于其体积庞大，自身重量较重，因此，在安装机床时，尽管对地基作了较高要求的处理。但由于地基的松软程度、地基的沉降变化、落地机床自身的重量等因素会引起地基和床身细微的变化，例如：机床的水平导轨不完全与水平面平行、当机床的立柱沿水平导轨移动时，可能产生机床的立柱对水平面垂直度改变；二是机床本身制造精度也存在精度误差，例如，如果机床的立柱与床身水平的垂直精度在每米0.02mm，那么，在机床的立柱不动，而滑枕座沿机床立柱向上移动3m时，那么镗杆的中心点在移动前、后在水平方向上的误差就有0.06mm。这两种误差反应在机床工作时，具体表现为影响被加工零件的精度及产品的稳定性差。因此，数控落地镗铣床制造技术中，机床在加工工件时，需要对机床的空间各位置进行定位。比如，如果以X轴和Z轴构成水平座标平面，且机床的水平导轨理论上与X轴平行，Y轴与水平面垂直。设某位置时镗杆的中心点所在位置为第一个定位点，并作为基准点，水平面是基准面，第一个定位点在XY平面内；以机床的立柱不动，滑枕座沿机床立柱向上或向下移动一段距离后镗杆的中心点所在位置为第二个定位点，则第二个定位点仍在XY平面上，但第二定位点在X方向相对第一定位点产生了误差a，再以机床的立柱沿X轴，即沿水平导轨移动A距离后，镗杆的中心点所在位置为第三个定位点，若机床立柱在XY平面上产生一个倾斜，则第三定位点在X轴上又产生一个距离误差b。如上所述，机床空间各位置的定位精度取决于机床的自身的精度、地基的变化精度，包括地基的松软程度、地基的沉降等，这些因素决定了机床对空间个位置的定位精度的不稳定性，在机械加工中，适时计入这些误差，有利于采取补偿措施，提高加工产品的精度。

发明内容

本发明的目的，在于克服数控落地镗铣床在加工过程中，由于机床自身制造精度和地基的细微变化所导致的对产品加工精度的影响，对影响机床加工精度的变化因素适时加以监控，并采取相应措施，提高产品的精度。

为实现本发明的目的，本发明在现有数控落地机床自身光栅尺和数控系统的基础上，增加带有计算机的双频激光干涉测量系统，利用双频激光干涉测量系统所发出的激光，对移动中所产生的误差进行适时检测，并将检测结果通过计算后输入到机床自身的数控系统中进行补偿。

本方法依次包括以下步骤：

1、在机床的水平床身导轨11工作端头建一固定基准平面H，将带有计算机的双频激光干涉测量系统的双频激光发生器J固定于基准平面H上，并使其发出的激光束高于床身导轨面；在机床的下滑座12上安装一个垂直转换镜17，其安装角度应使从双频激光发生器发出的激光束经垂直转换镜17转换后得到垂直向上的激光束19，干涉靶镜18安装在机床的滑枕座14上；

2、选定机床立柱13和滑枕座14在某位置时的镗杆15的中心点所在位置为第一定位点，即基准原点，并记录下该点的坐标，用双频激光发生器发出的激光测出该点对垂直激光束19在X轴上的水平距离c，通过双频激光干涉测量系统自带的计算机记录下座标数据和偏移值；

3、通过数据线将双频激光干涉测量系统自带的计算机记录的数据传入机床自身的数控系统；

4、在滑枕座14或/和机床立柱13移动到新的切削位置，即第二、三定位点时，利用双频激光发生器发出的激光检测出机床立柱13沿X轴移动对水平面垂直度改变的误差，即机床立柱13在X轴上移动A距离后对X轴产生的位移误差b，以及滑枕座14沿机床立柱13上下移动B距离后，镗杆15的中心点在X轴上产生的位移误差a；通过双频激光干涉测量系统自带的计算机对所产生的上述位移误差进行计算，算出机床应作出的补偿值，即求出位移量c+b+a之和；