数控机床直线导轨的直线度误差检测方法技术

本发明专利技术提供一种测量精度较高的数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，该方法包括以下步骤：1)将水槽放在直线导轨的下方；2)在直线导轨上安装溜板，将激光位移传感器固定在溜板上，激光位移传感器的测头检测点指向水面；3)检测前将溜板移至检测行程的一端，然后开启溜板匀速移动，同时开始记录激光位移传感器测得的测头与水面的距离，待溜板移至检测行程的另一端时停止记录数据，得到激光位移传感器的测头随溜板匀速移动过程中与水槽水面距离的变化，即为直线导轨的直线度误差。本发明专利技术采用水面作为参考对象，通过激光位移传感器检测测头随水面距离的变化，从而获得直线导轨的直线度误差，由于水面具有极好的平面度，检测精度较高。

Straightness error detection method for linear guide of NC machine tool

The invention provides a method for measuring the straightness error of the linear guide rail of a numerical control machine tool with high measuring accuracy, which comprises the following steps: 1) placing the water tank under the linear guide rail; 2) installing a slide plate on the linear guide rail, fixing the laser displacement sensor on the slide plate, and pointing the detection point of the laser displacement sensor to the water. 3) Move the slide to one end of the detection stroke before testing, then open the slide to move uniformly. At the same time, start recording the distance between the probe and the water measured by the laser displacement sensor, stop recording data when the slide moves to the other end of the detection stroke, and get the probe of the laser displacement sensor moving with the water in the process of the slide moving uniformly. The change of water surface distance is linear error of linear guide. The invention adopts the water surface as the reference object, and detects the change of the probe with the distance of the water surface by the laser displacement sensor, thus obtains the linearity error of the linear guide rail. Because the water surface has excellent flatness, the detection precision is high.

【技术实现步骤摘要】
数控机床直线导轨的直线度误差检测方法
本专利技术属于工业自动化加工与检测领域，尤其涉及一种数控机床直线导轨的直线度误差检测方法。
技术介绍
精密直线导轨是数控机床的关键运动部件，直线度误差作为精密直线导轨的关键性能指标，对加工精度具有重要影响。直线度误差的传统测量方法主要采用水平仪、自准直仪、激光干涉仪等。采用水平仪和自准直仪测量时,被测直线分成若干小段或节距，测出每段的相对值后经数据处理得出整体的直线度误差，因此采用这种方法测出的每段节距的误差值是该段节距的综合效果，相邻测量点的间距受到很大的限制，测量精度难以达到较高水平。采用激光干涉仪检测的精度较好，但其价格较高，从而限制了其推广应用。ZL201410215860.7公开了一种通过激光位移传感器测量标准镜来获得直线度误差的测量方法，然而用于测量的标准镜本身存在一定的误差，从而影响测量精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种测量精度较高的数控机床直线导轨的直线度误差检测方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，该方法包括以下步骤：1)将盛有水的水槽放在直线导轨的下方；2)在直线导轨上安装溜板，将激光位移传感器固定在溜板上，激光位移传感器的测头位于水槽水面上方的合适高度，确保其检测点指向水面；3)检测前将溜板移至检测行程的一端，然后开启溜板匀速移动，同时开始记录激光位移传感器测得的测头与水面的距离，待溜板移至检测行程的另一端时停止记录数据，得到激光位移传感器的测头随溜板匀速移动过程中与水槽水面距离的变化，即为直线导轨的直线度误差。进一步的，步骤1)所述水槽的形状为长方形，其长度方向与直线导轨对齐，水槽的长度不小于直线导轨的移动行程。进一步的，步骤1)所述水槽的水面略低于水槽高度。进一步的，步骤1)所述直线导轨安装在数控机床的横梁上。进一步的，步骤2)所述溜板通过伺服电机和丝杠进行精确定位和移动速度控制。进一步的，步骤2)所述激光位移传感器通过磁力表座固定在溜板上。进一步的，步骤3)所述开启溜板匀速移动是指：开启伺服电机使溜板沿着直线导轨匀速移动。进一步的，步骤3)所述激光位移传感器检测的测头与水面的距离数据通过数据线输送至PC端，通过PC端进行记录和处理。进一步的，步骤3)所述激光位移传感器将可见激光射向水面，经水面反射的激光返回激光位移传感器，通过激光位移传感器的数字信号处理器计算得到激光位移传感器和水面之间的距离。进一步的，步骤3)所述水面在一米范围内的平面度优于0.1um。本专利技术的有益效果是：本专利技术的检测方法采用水面作为参考对象，通过激光位移传感器检测测头随水面距离的变化，从而获得直线导轨的直线度误差，由于水面具有极好的平面度，并且激光位移传感器能够检测水面，检测精度较高，因此本专利技术的检测方法具有较高的检测精度，检测过程简单、方便，同时激光位移传感器的成本较低，便于推广应用。附图说明图1是本专利技术方法所采用的装置的结构示意图。图2是本专利技术方法检测得到的直线导轨的直线度误差示意图。具体实施方式本专利技术的数控机床直线导轨的直线度误差检测方法包括以下步骤：将盛有纯水的水槽11放在直线导轨5的下方，水槽11的形状最好为长方形，其长度方向与直线导轨5对齐，水槽11的长度不小于直线导轨5的移动行程；水槽11的水面略低于水槽高度；将激光位移传感器12通过磁力表座固定在直线导轨5的溜板6上，激光位移传感器12的测头位于水槽11水面上方的合适高度，确保其检测点指向水面；激光位移传感器12检测的距离数据通过数据线输送至PC端，PC端进行记录和处理；直线导轨5上的溜板6通过伺服电机和丝杠进行精确定位和移动速度控制；检测前将溜板6移至检测行程的一端，然后开启伺服电机使溜板6沿着直线导轨5匀速移动，同时开始记录激光位移传感器12测得的测头与水面的距离，待溜板6移至检测行程的另一端时停止记录数据，得到激光位移传感器12的测头随溜板6匀速移动过程中与水槽水面距离的变化。直线导轨5的溜板6移动速度记为v(mm/s)，激光位移传感器12的检测采样时间间隔记为t(s)，检测点分别记为1,2,…,m，对应检测结果记为h1,h2,。。。,hk,。。。,hm。直线导轨5的直线度误差分为两方面：1)在竖直方向上的直线度误差；2)在水平方向上的直线度误差。采用本专利技术方法检测的是直线导轨5在竖直方向上的直线度误差。检测前需要关闭数控机床附近的其他设备或振动源，防止外部振源引起水槽中水面的波动，从而影响检测精度。高精度激光位移传感器12的检测原理基于激光三角测量法，传感器将可见激光射向水面，经水面反射的激光返回传感器，通过传感器的数字信号处理器计算得到传感器和水面之间的距离。由于水面具有极好的平面度，其在一米范围内的平面度优于0.1um，将其作为直线度误差检测时的参考平面时，引入的系统误差可以忽略。实施例精密直线导轨的直线度误差检测是在一台大型环抛机1上进行，如图1所示。抛光盘2的直径为4000mm，抛光盘2的中心设有中心柱3，且抛光盘2侧边的三个立柱由三个方向通过横梁4分别与中心柱3连接，从而形成三个工位。在第一工位的横梁4上安装精密直线导轨5，在精密直线导轨5上安装溜板6，溜板6通过伺服电机和丝杠进行精确定位和移动速度控制；直线导轨5的行程为x(0mm,1400mm)。将长方形水槽11放在直线导轨5下方的抛光盘2上，水槽11的长度和宽度分别为1600mm和600mm，其长边与直线导轨5对齐，向水槽11中加入纯水至水面略低于水槽高度；将激光位移传感器12固定在直线导轨5的溜板6上，调整激光位移传感器12的测头的高度和位置使其检测点指向水槽11中的水面上。激光位移传感器12检测的距离数据通过数据线输送至PC端，通过PC端进行记录和处理。检测前将溜板6移至直线导轨5行程的一端(x＝0)，设定溜板6的移动速度为v＝4(mm/s)、激光位移传感器12的检测采样时间间隔为t＝0.02(s)；然后开启伺服电机使溜板6沿着直线导轨5匀速移动，同时开始记录激光位移传感器12测得的测头与水面的距离，待溜板6移至直线导轨5行程的另一端(x＝1400mm，t＝350s)时停止记录数据，得到激光位移传感器12的采样点总计n＝17500个，测得的距离数据记为：u1,u2,…,u17500。由于激光位移传感器12完全固定于溜板6上，因此测得的测头与水面距离的变化即为溜板6与水面距离的变化，即为直线导轨5的直线度误差，如图2所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将盛有水的水槽(11)放在直线导轨(5)的下方；2)在直线导轨(5)上安装溜板(6)，将激光位移传感器(12)固定在溜板(6)上，激光位移传感器(12)的测头位于水槽(11)水面上方的合适高度，确保其检测点指向水面；3)检测前将溜板(6)移至检测行程的一端，然后开启溜板(6)匀速移动，同时开始记录激光位移传感器(12)测得的测头与水面的距离，待溜板(6)移至检测行程的另一端时停止记录数据，得到激光位移传感器(12)的测头随溜板(6)匀速移动过程中与水槽水面距离的变化，即为直线导轨(5)的直线度误差。

【技术特征摘要】
1.数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将盛有水的水槽(11)放在直线导轨(5)的下方；2)在直线导轨(5)上安装溜板(6)，将激光位移传感器(12)固定在溜板(6)上，激光位移传感器(12)的测头位于水槽(11)水面上方的合适高度，确保其检测点指向水面；3)检测前将溜板(6)移至检测行程的一端，然后开启溜板(6)匀速移动，同时开始记录激光位移传感器(12)测得的测头与水面的距离，待溜板(6)移至检测行程的另一端时停止记录数据，得到激光位移传感器(12)的测头随溜板(6)匀速移动过程中与水槽水面距离的变化，即为直线导轨(5)的直线度误差。2.如权利要求1所述的数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，其特征在于，步骤1)所述水槽(11)的形状为长方形，其长度方向与直线导轨(5)对齐，水槽(11)的长度不小于直线导轨(5)的移动行程。3.如权利要求1所述的数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，其特征在于，步骤1)所述水槽(11)的水面略低于水槽高度。4.如权利要求1所述的数控机床直线导轨的直线度误差检测方法，其特征在于，步骤1)所述直线导轨(5)安装在数控机床的横梁(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖德锋，孙荣康，谢瑞清，赵世杰，任乐乐，王健，许乔，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51