[发明专利]基于超精密三坐标测量机的数控转台几何误差测量方法

说明书

本发明基于超精密三坐标测量机的数控转台几何误差测量方法，将数控转台分为两个转子系统，利用超精密三坐标测量机分别完成两个转子系统的测量，在两个转子系统中分别建立参考坐标系，利用最小二乘法拟合转子圆柱，并将两个转子系统中拟合后的转子圆柱轴方向向量进行移动和旋转，以消除两个转子系统分别装夹测量时的误差。在消除装夹测量误差后，完成转台垂直度和平行度的测量。与常规方法相比，本发明所涉及的测量方法利用超精密三坐标机将转台分为两个转子系统进行测量可以保证较高的测量精度，从而有效减小测量的不确定度。

技术领域

本发明属于数控转台几何误差测量技术领域，具体涉及一种基于超精密三坐标测量机的数控转台几何误差测量方法。

背景技术

精密工程的发展对超精密机床的功能单元提出了更高的精度要求。数控转台作为超精密机床的关键单元，其运动误差直接影响被加工工件的几何误差。为了限制转台的运动误差，应将转台的几何误差限制在可接受范围内，转台的几何误差包括转台转子与上下止推板的垂直度和上下止推板的平行度，其分别影响转台的轴向偏移和径向跳动。考虑到转台对加工误差的重大影响，转台的平行度和垂直度需要被评估和限制。一般测量转台使用三坐标测量机，然而由于数控转台的横向深度结构，三坐标测量机的测量存在限制，从而使得现有技术中使用三坐标测量机无法完成对数控转台的垂直度和平行度的精确测量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于超精密三坐标测量机的数控转台几何误差测量方法，解决转台横向深度结构对三坐标测量机测量的限制，提升了检测精度，特别适用于高档精密数控机床。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于超精密三坐标测量机的数控转台几何误差测量方法，将数控转台分为两个开放结构的转子系统；一个转子系统包括同轴依次设置的上止推板和转子圆柱，另一个转子系统包括同轴依次设置的转子圆柱和下止推板；利用超精密三坐标测量机分别测量两个转子系统的轮廓数据；根据测量的轮廓数据分别建立对应转子系统的两个参考坐标系，并分别拟合转子圆柱和上下止推板平面轮廓；根据拟合的转子圆柱和上下止推板平面轮廓，在两个参考坐标系中分别计算得到转子圆柱与上下止推板的垂直度；将两个参考坐标系进行合并，通过坐标转换得到同一坐标系中上下止推板的拟合平面，计算得到上下止推板的平行度。

进一步，利用超精密三坐标测量机分别测量两个转子系统的轮廓数据时，转子圆柱测量点沿着转子圆柱的轴线方向均匀分布，上下止推板测量点位于半径均匀分布的圆上。

进一步，分别拟合转子圆柱和上下止推板平面轮廓，具体由如下转子圆柱轴的方向向量和止推面平面上的点集表示，

转子圆柱轴的方向向量分别定义为V_A和V_B：

V_A＝[X_VA Y_VA Z_VA]^T，

V_B＝[X_VB Y_VB Z_VB]^T，

其中，X、Y、Z分别为两个转子系统中转子圆柱轴对应方向向量的三向坐标；

两个转子系统止推面平面上的点集分别表示为P_A和P_B：

其中，n表示测量的点的数量。

进一步，在两个参考坐标系中分别计算得到转子圆柱与上下止推板的垂直度，具体表示如下，