[发明专利]双摆台五轴机床旋转轴几何误差和热误差解耦方法及测量装置

权利要求书

1.双摆台五轴机床旋转轴几何误差和热误差解耦方法及测量装置，其特征在于：该测量装置包括变角度的“S”形试件(1)、红宝石接触式测头(2)、测温传感器(3)、旋转轴A轴(4)、旋转轴C轴(5)、计算机(6)，该系统可以利用S形试件对五轴数控机床几何误差快速测量，再通过机床综合误差解耦分离模型得到机床热误差从而完成机床的综合误差解耦。

2.根据权利要求1所述的双摆台五轴机床旋转轴几何误差和热误差解耦方法及测量装置，其特征在于：测量所用的变角度的“S”形试件(1)由更高精度的五轴数控机床加工而成，在测试过程中可作为标准件使用。

3.根据权利要求1所述的双摆台五轴机床旋转轴几何误差和热误差解耦方法及测量装置，其特征在于：测量所用的变角度的“S”形试件(1)中分别由倾斜角为0°、30°的两个“S”形试件构成，测量时可选择其中一个角度的“S”形试件进行测量。

4.根据权利要求1所述的双摆台五轴机床旋转轴几何误差和热误差解耦方法及测量装置，其特征在于：该双摆台五轴机床旋转轴几何误差和热误差解耦方法及测量装置包括以下步骤：

步骤1.开启机床，立即测定“S”形试件上、下导线所有坐标点的坐标值；

机床启动10分钟后，立即展开对试件坐标点的测量并进行记录，此时机床运转产生的热对整体综合误差的影响较小，几何误差占比相对较大。

步骤2.在旋转轴A、C旋转不同角度的情况下测定“S”形试件上、下导线中所有坐标点；

“S”形试件共有上、下两条导线，根据“S”形试件相关标准上、下导线各自分布着50个测量点并且标准中已规定了上、下导线中共100个测量点的具体坐标位置，在旋转轴A分别旋转0°、30°、60°、90°，旋转轴C分别旋转0°、30°、60°、90°的情况下根据标准对“S”形试件进行上、下导线共100个测量点进行在机测量。

步骤3.选定若干测量点，确定实际圆心坐标求得机床几何误差；

从步骤2中测量得到的100个实际测量点中选取若干测量点，由三点确定圆心的方法得到上、下导线上各2个圆心的具体实际坐标，将4个圆心坐标代入几何误差解耦分离模型即可计算得出双摆台五轴机床在旋转轴A、C旋转不同角度情况下的几何误差。

步骤4.布置温度传感器，测定机床温度；

4个测温传感器布置在旋转轴连接处及机床相应部件上，具体分布如下：T1、T2、T3、T4分别置于转台下沿、A轴左端、A轴右端。试验中环境温度为20℃，为准确地测量各点温度，机床关闭循环冷却泵，消除切削液对温度值的影响。

步骤5.重复测定机床温度变化，确定机床温度稳定变化区间；

分别在机床运行0.5小时后、1小时后、1.5小时、2小时后测量一次机床的温度，经过4次测量以确定机床温度的稳定变化区间。

步骤6.重复步骤2，并另行记录测量出的试件上、下导线对应的坐标点的坐标值；

步骤7.从步骤6中测量得到的100个实际测量点中选取若干测量点，确定实际圆心坐标；

步骤8.从标准中选取相应测量点，确定理论圆心坐标值；

从标准中相应选取出步骤6中所采用的测量点，查询出各测量点的具体理论坐标值，由三点确定圆心的方法得到4个圆心的理论坐标值。

步骤9.计算机床综合误差；

将步骤7求得的实际圆心坐标值与步骤8求得的理论圆心坐标值进行相减，求得机床综合误差，该综合误差中包含机床的几何误差以及热误差。

步骤10.进行综合误差解耦求得机床热误差；

将上述步骤求得的几何误差值以及机床综合误差值代入机床综合误差解耦模型中进行误差的解耦计算得到机床热误差。