[发明专利]一种钻机主轴偏摆测试系统及方法

说明书

本发明涉及一种钻机主轴偏摆测试系统及方法。所述系统包括激光干涉仪组件、转向镜组件、假轴组件和反射镜组件；所述激光干涉仪组件(1)设于机床的一侧，用于发射激光；所述转向镜组件(2)设于机床基准面上，并与激光干涉仪组件(1)水平对齐，用于对发射激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件(3)；所述假轴组件(3)设于转向镜组件(2)的下方，用于对入射激光进行分束后，使分束激光入射至反射镜组件(4)；所述反射镜组件(4)设于机床基准面上，并位于假轴组件(3)的下方，用于反射分束激光，使分束激光通过假轴组件(3)进行合束后经转向镜组件(2)返回至激光干涉仪组件(1)。本发明能实现动态环境下非接触式的全行程主轴钻头位置处的偏摆误差测量。

技术领域

本发明涉及主轴偏摆测试技术领域，尤其涉及一种钻机主轴偏摆测试系统及方法。

背景技术

PCB机械钻机通常采用龙门式框架结构，主要包括机床本体、工作台(X轴)、横梁运动体(Y轴)、主轴结构(Z轴)等部分，XYZ三轴由伺服电机或直线电机牵引运动。X轴和Y轴运动到位后，主轴结构带着高速旋转的钻头往下运动钻取PCB板，实现一次钻孔动作，接着抬起钻头奔向下一钻孔位置，循环直至实现所有孔位钻取。

PCB机械钻机做点位运动，机器精度主要通过三点体现，分别是工作台定位精度、横梁运动体定位精度及主轴结构偏摆精度。主轴结构偏摆精度指的是：主轴结构在上下运动过程中偏移主轴中心线的在水平面内的沿工作台运动方向或者横梁运动体运动方向的垂直距离。通常工作台和横梁运动体的定位精度可以通过补偿来改善，而主轴结构的偏摆精度无法进行补偿，只能依靠装配来保证精度。装配的精度是主轴结构在静态下的精度体现，工作时，主轴结构在Z轴电机带动下上下高速运动，高速运动的主轴结构在多种激励作用下，往往动态精度与静态精度有较大差别，而动态精度才是机器加工时的精度体现，因此需要对动态下的主轴偏摆精度进行测试。

目前的主轴偏摆精度检测技术主要依靠的工具是百分表、千分表和长度计等。测试时，准备两个分别平行于工作台运动平面和横梁运动体运动平面的高精度基准面，将测试工具的探头分别接触两个基准面，监控两个方向的读数。由于是接触式，Z轴结构高速运动产生的振动会对读数产生极大干扰，测试显示的数据产生剧烈的跳动，而且数据中含有基准面的加工精度误差，所以不仅要以加工高精度面为成本代价，测试数据还不能如实准确反映主轴偏摆误差，此类的测试方法只能做静态或是准静态的测量。对于动态下的测量，主轴偏摆误差的测试是一个棘手难题。

发明内容

本发明提供了一种钻机主轴偏摆测试系统及方法，旨在解决现有的钻机主轴偏摆测试方法不能如实准确反映主轴偏摆误差，且只能做主轴静态或是准静态的测量而无法做动态下的测量的技术问题。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：一种钻机主轴偏摆测试系统，包括激光干涉仪组件、转向镜组件、假轴组件和反射镜组件；所述激光干涉仪组件设于机床的一侧，用于发射激光；所述转向镜组件设于机床基准面上，并与激光干涉仪组件水平对齐，用于对发射激光进行90°转向，使转向后的激光入射至假轴组件；所述假轴组件设于转向镜组件的下方，用于对入射激光进行分束后，使分束激光入射至反射镜组件；所述反射镜组件设于机床基准面上，并位于假轴组件的下方，用于反射分束激光，使分束激光通过假轴组件进行合束后经转向镜组件返回至激光干涉仪组件。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述激光干涉仪组件包括激光头、直线度光阀、云台和三脚架，所述三脚架设于机床外的地面上，所述云台设于三脚架上，所述激光头和直线度光阀分别设于云台上，所述激光头用于发射激光，所述三脚架与云台用于调节激光头相对转向镜组件的方向和位置，所述直线度光阀用于调节激光头的出光和进光方向。