專利名稱：雙球轉(zhuǎn)角量規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項技術(shù)發(fā)明涉及一種對五軸數(shù)控機床兩轉(zhuǎn)軸工作臺轉(zhuǎn)動角度進行檢測的方法 及其使用的儀器。
背景技術(shù)：
五軸數(shù)控機床的兩轉(zhuǎn)軸工作臺綜合轉(zhuǎn)角精度檢測在國際、國內(nèi)都是一項空白。目 前，公知的檢測方法是在實驗室中對兩轉(zhuǎn)軸工作臺的各個轉(zhuǎn)軸進行單獨的轉(zhuǎn)角誤差測試， 而且必須使用昂貴的光學(xué)儀器(如自準直儀)對高精度多面體(如36面棱柱體)進行等 間隔(10° )轉(zhuǎn)角測量。這種方法不適合于生產(chǎn)現(xiàn)場對五軸數(shù)控機床運行狀態(tài)進行適時監(jiān) 控，而且檢測后的數(shù)據(jù)對機床運動精度分析和誤差補償也無實際價值，因為轉(zhuǎn)動工作臺各 個轉(zhuǎn)軸單獨的轉(zhuǎn)動誤差并不能完全反映工作臺兩軸同時動作后的真實結(jié)果。由此，五軸數(shù) 控機床的研制、應(yīng)用領(lǐng)域急需出現(xiàn)能夠?qū)赊D(zhuǎn)軸工作臺進行綜合轉(zhuǎn)動誤差檢測的簡便易行 方法和檢驗儀器。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決五軸數(shù)控機床兩轉(zhuǎn)軸工作臺實際轉(zhuǎn)角精度檢測問題，本項技術(shù)發(fā)明提供 一種簡便、易行的檢測方法和檢測儀器，即兩點式檢測方法和雙球轉(zhuǎn)角量規(guī)。本項發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是將兩只相同尺寸的鋼球固定在一個磁力 基座上，構(gòu)成一個雙球量規(guī)。檢測之前，將雙球量規(guī)通過磁力吸附在工作臺上，并使雙球量 規(guī)的兩球心聯(lián)線與機床上某一選定的坐標軸重合。工作時，雙球量規(guī)隨工作臺運動，需要檢 測時，通過對雙球量規(guī)兩個球體中心所處位置適時測量，確定工作臺的真實轉(zhuǎn)角。具體方法如下1.安裝時，使雙球量規(guī)的兩球連心線與工作臺的兩個旋轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的平面垂直；2.雙球量規(guī)的基座地面、頂面和側(cè)面在制作時確保與兩球的連心線平行。當雙球 量規(guī)吸附在工作臺上之后，測量其頂面和側(cè)面，以實現(xiàn)第一步的要求；3.當工作臺轉(zhuǎn)動到任意位置時，通過安裝在機床主軸上的三維探頭測量雙球量規(guī) 上每只球體表面的任意三個點，由此計算該球體的中心；4.計算兩球體中心連線的方位角，得到工作臺兩軸各自的實際轉(zhuǎn)角。兩點式檢測原理 雙球量規(guī)上兩個球心位置標定了機床工作臺坐標系兩個確定的點，兩球心連線是 工作臺空間的一個確定的矢量，該矢量位置的變化是工作臺兩個軸同時作用的結(jié)果。因此， 通過測量兩只球體中心連線矢量位置的變化可以將工作臺兩軸真實的轉(zhuǎn)動角度計算出來。 比較計算結(jié)果與工作臺名義轉(zhuǎn)動值，可以分析工作臺各個的實際轉(zhuǎn)動精度和轉(zhuǎn)角誤差。
采用鋼球是因為球體的中心位置可以通過球體表面上任意三點的位置和已知球 體半徑來確定。不論雙球量規(guī)隨同工作臺旋轉(zhuǎn)到何處，只要在兩個球體表面上各自檢測到 三個點的坐標位置，該球的中心便可以確定，同時，工作臺的實際轉(zhuǎn)動位置也確定無誤。
雙球量規(guī)上兩球體表面點的位置測定采用目前流行的三維探頭可以方便地完成， 球體中心位置的計算可以由數(shù)控機床根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序進行，檢測、計算后的結(jié)果可以 存儲在數(shù)控機床控制器中，供后續(xù)誤差補償使用。本項發(fā)明的有益效果是可以測量五軸數(shù)控機床兩轉(zhuǎn)軸工作臺實際轉(zhuǎn)角位置，計 算工作臺綜合轉(zhuǎn)動誤差，并適時進行轉(zhuǎn)角誤差補償。本項發(fā)明采用兩只鋼球和一個磁力基 座，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，易于制造。


下面結(jié)合附圖和實施例對本項發(fā)明做進一步說明。附圖是本項發(fā)明的一個實施例。圖中1.是兩只鋼球，2.是磁力基座。
具體實施例方式在圖中，兩只鋼球(1)固定在磁力基座上。(2)制作時要確保磁力基座(2)的上、 下底面和側(cè)面與兩鋼球(1)的連心線平行。在工作臺上安裝時，通過測量磁力基座的上、下 底面和側(cè)面衡量兩鋼球的連心線初始位置是否與機床坐標軸重合。
權(quán)利要求
一種兩轉(zhuǎn)軸工作臺轉(zhuǎn)角測量用雙球量規(guī)，其特征是采用兩只鋼球，通過測量兩球心的位置確定工作臺的實際轉(zhuǎn)動角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩轉(zhuǎn)軸工作臺轉(zhuǎn)角測量用雙球量規(guī)，其特點是通過采用測量兩 個點的位置確定工作臺轉(zhuǎn)角的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩轉(zhuǎn)軸工作臺轉(zhuǎn)角測量用雙球量規(guī)，其特點是采用磁力基座作 為工作臺轉(zhuǎn)角測量用雙球量規(guī)的基礎(chǔ)，并通過該磁力基座將雙球固定在工作臺上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩轉(zhuǎn)軸工作臺轉(zhuǎn)角測量用雙球量規(guī)，其特點是將基座的底面、 頂面和側(cè)面加工成與兩只鋼球球心連線成平行的位置關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩轉(zhuǎn)軸工作臺轉(zhuǎn)角測量用雙球量規(guī)，其特點是安裝使用時將兩 球心連線安置成與工作臺兩旋轉(zhuǎn)軸組成的平面垂直關(guān)系。全文摘要
一種能夠測量五軸數(shù)控機床兩轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)工作臺實際轉(zhuǎn)角位置的雙球量規(guī)。它是將兩只鋼球固定在磁力基座上，通過測量兩只鋼球所處的位置，確定工作臺的實際轉(zhuǎn)動角度的方法和儀器。
文檔編號G01B5/24GK101963479SQ20091006982
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者張鴻瑞 申請人:張鴻瑞