[发明专利]一种机床回转工作台转角误差的测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机床回转工作台转角误差的测量装置和方法领域，具体涉及一种五轴联动数控机床回转工作台转角误差的测量装置和方法。

背景技术

随着现代制造技术的不断发展，对精密加工技术提出了更高要求。评价数控机床的精度指标主要有几何定位精度和加工精度等，它们均受机床结构、装配精度、伺服系统性能及外界环境等因素影响。机床的精密化不只是汽车、电子、医疗器械等工业领域的迫切需求，更是航空航天、导弹卫星、新型武器等现代化国防工业的基础。因此，如何有效地提高机床加工精度已成为当今亟待解决的关键问题。

五轴联动数控机床是实现复杂曲面零件精密高效加工的重要工具，其广泛应用于涡轮、叶片等复杂构件的精密加工。相对于传统三轴机床，五轴联动机床结构更加复杂，会导致更多的精度方面的问题，除了三个线性平动轴带来的几何误差外，两个回转轴也会带来额外的几何误差。精确地对机床几何误差进行测量是提高机床加工精度的重要前提。目前，平动轴的几何误差的测量方法已趋于成熟，然而回转轴几何误差的测量却停留在探索阶段。

公开号为CN101913103A的中国专利申请公开了一种数控机床回转工作台转角误差测量方法，用高精度的标准球作为测量基准，标准球由底座托架支撑，固定在工作台上，将红外线三维工件测头安装在数控机床主轴上，用以测量标准球的球心运动轨迹位置坐标，并求出数控回转工作台的转角误差。虽然该公开的测量方法通过标准球和红外线三维工件测头可以计算得到转角误差，但是该红外线三维工件测头测量的精度不高，对于标准球的球心运动轨迹位置坐标测量存在一定的误差，该测量方法计算得到的数控机床回转工作台转角误差的精确度偏低。

公开号为CN102001021A的中国专利申请公开了一种五轴联动数控机床回摆轴几何误差参数值的测量方法，以五轴机床RTCP刀具中心点控制功能提供的平动轴联动坐标为测量基准，采用球杆仪分别测量回转摆动轴不同转角下至少三个位置处X、Y、Z方向的位移误差，并根据所述位移误差数据处理辨识计算出回转摆动轴各转角的几何误差，虽然该测量方法可以全面检测五轴联动数控机床回转摆动轴的所有十二项几何误差参数，但是该测量方法中需要测量的数据较多，测量的过程也较为复杂，其简便性有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种机床回转工作台转角误差的测量装置，其结构简单、测量简便、易于实施。

一种机床回转工作台转角误差的测量装置，包括：

支架，固定在所述的回转工作台上；

反射镜，与所述的支架转动配合；

磁场发生器，用于发射磁场；

磁场感应部件，固定安装在所述的反射镜上，用于在磁场的作用下保持反射镜的方向；

激光测距装置，用于向所述的反射镜发射、接收激光束，将反射镜的距离变化转换为回转工作台的实际转动角度。

当回转工作台旋转时，回转工作台上的支架和反射镜也随之旋转，利用磁场和磁场感应部件对反射镜的方向进行引导，使激光测距装置与反射镜成固定角度，反射镜与激光测距装置的距离发生变化，通过测量得到的距离变化值采用反三角函数计算后得到回转工作台的实际转动角度。

反射镜通过支架固定在回转工作台上并与所述的支架转动配合，作为优选，所述的支架包括固定在所述的回转工作台上偏心位置的磁力底座，以及固定安装在该磁力底座上的立柱，所述的反射镜与所述的立柱转动配合。所述的磁力底座的材质需要与回转工作台能够相互吸引，通过设置磁力底座，使得磁力底座固定在回转工作台上十分方便，大大提高了支架使用的方便性，支架可以根据需要固定在回转工作台上任意的偏心位置。

为了能够更准确和更方便地得到激光测距装置与反射镜的距离，作为优选，所述的激光测距装置发射的激光束与所述的反射镜的镜面垂直。进一步优选，所述的磁场感应部件为条形磁铁，所述的磁场感应部件的长度方向、所述的反射镜的镜面均与磁场方向平行。条形磁体能够在磁场中能够更好地导向，保持反射镜的方向，并且磁场感应部件的长度方向、反射镜的镜面与磁场方向平行，能更有利于反射镜的镜面与激光测距装置反射的激光束垂直。

作为优选，设有与所述的支架转动配合的带条形凹槽的镜框，所述的反射镜设置在该条形凹槽的底面。该反射镜嵌入条形凹槽，不仅方便反射镜的安装，而且能使反射镜固定牢固。进一步优选，所述的磁场感应部件设置在所述带条形凹槽的镜框的顶部。磁场感应部件不但不影响反射镜反射激光束，而且还能够更好地保持反射镜的镜面与激光测距装置发射的激光束垂直。