一种数控机床空间定位精度检测装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种数控机床空间定位精度检测装置及方法，所述数控机床包括两个相对设置的机床立柱；所述装置包括定位环、线尺盒和检测机构，两机床立柱相对的一面均设置有N个定位环，所有定位环之间围成立体空间；其中，N为大于等于2的自然数，线尺盒与所述定位环的数量相等，线尺盒分别设置在机床立柱上靠近对应定位环的位置，每个线尺盒的自回复测量线活动穿过对应位置的定位环且每个线尺盒的自回复测量线的线头连接有连接头，检测机构位于两机床立柱之间，检测机构的一端用于连接机床主轴，检测机构的另一端用于连接每个连接头，本申请具有检测范围广、效率高、成本低的优点。成本低的优点。成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床空间定位精度检测装置及方法


[0001]本申请涉及机床空间检测
，尤其涉及一种数控机床空间定位精度检测装置及方法。

技术介绍

[0002]大型龙门类数控机床可以保持待加工工件不动，仅移动刀具便可以实现大范围加工，在大型航空、航天结构零件加工方面具有独特的优势。然而，由于加工行程长、龙门跨度大、运动单元重等因素，龙门五轴数控机床的空间定位误差较大，加工精度始终难以得到有效保证。即使忽略设计成本，通过各种设计方法使得机床具有较高的原始精度，机床的关键部件也会随着加工过程的进行发生磨损，机床的加工精度也必然随着加工时间的持续而降低。提高龙门数控机床定位精度的有效方法是对误差进行补偿，这一切又必须以准确获取定位误差为基础。
[0003]目前，进行数控机床空间定位精度的检测时，检测装置一次安装只能对单个线性轴空间定位精度进行测量，检测范围小，效率低，且成本也较高。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种数控机床空间定位精度检测装置及方法，旨在解决现有数控机床空间定位精度检测方法检测范围小、效率低、且成本也较高的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请的实施例提供一种数控机床空间定位精度检测装置，所述数控机床包括两个相对设置的机床立柱；所述装置包括定位环、线尺盒和检测机构，两机床立柱相对的一面均设置有N个定位环，所有定位环之间围成立体空间；其中，N为大于等于2的自然数，线尺盒与所述定位环的数量相等，线尺盒分别设置在机床立柱上靠近对应定位环的位置，每个线尺盒的自回复测量线活动穿过对应位置的定位环且每个线尺盒的自回复测量线的线头连接有连接头，检测机构位于两机床立柱之间，检测机构的一端用于连接机床主轴，检测机构的另一端用于连接每个连接头。
[0006]可选地，定位环包括螺纹柱和标准环，螺纹柱螺纹连接于机床立柱，标准环与螺纹柱连接，自回复测量线活动穿过标准环。
[0007]可选地，检测机构包括刀柄和检测球，刀柄用于连接机床主轴，检测球连接在刀柄底部，每个连接头均连接在检测球上。
[0008]可选地，检测球上开设有2N个指向球心的插孔，连接头插接在对应插孔内。
[0009]可选地，线尺盒的材质为磁性材料，且线尺盒可磁性吸附在机床立柱上。
[0010]为实现上述目的，本申请的实施例还提供一种基于所述的数控机床空间定位精度检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0011]获取所述定位环围成的立体空间的中心坐标，以获取的所述中心坐标作为测量起始位置；
[0012]使机床主轴带动所述检测机构从所述测量起始位置运动至所述立体空间内的测
量位置；
[0013]基于不同方向的所述自回复测量线与所述检测机构的距离构造距离方程；
[0014]获取所述检测机构在所述测量位置的实际坐标，将所述实际坐标与所述检测机构对应所述测量位置的理论位置坐标进行对比，得到机床主轴运动至所述测量位置时的空间定位误差。
[0015]可选地，所述距离方程的表达式为：
[0016](X
i
‑
X0)2+(Y
i
‑
Y0)2+(Z
i
‑
Z0)2＝L
i2
；
[0017]其中，X
i
，Y
i
，Z
i
(i＝1,2,3,...,2N)分别为2N个所述定位环的中心坐标值，L
i
(i＝1,2,3,...,2N)分别为2N个所述定位环中心点到所述检测机构的距离，X0，Y0，Z0为所述检测机构位置的实际坐标。
[0018]可选地，所述获取所述检测机构在所述测量位置的实际坐标，具体包括：
[0019]在所述距离方程的表达式中任选4组，每一组通过平方公式展开并两两相减消去二次项，分别得到求解所述检测机构的实际坐标的四组解，四组解分别表示为P
m
(X
m
，Y
m
，Z
m
)、P
n
(X
n
，Y
n
，Z
n
)、P
p
(X
p
，Y
p
，Z
p
)、P
q
(X
q
，Y
q
，Z
q
)；
[0020]然后构造最小二乘函数如下：
[0021][0022]令最小，即对求偏导：
[0023][0024][0025][0026]然后解得X0，Y0，Z0，即得到所述检测机构在所述测量位置的实际坐标。可选地，所述空间定位误差的表达式如下：
[0027]δ
x
＝X0‑
X
理论
；
[0028]δ
y
＝Y0‑
Y
理论
；
[0029]δ
z
＝Z0‑
Z
理论
；
[0030]式中，δ
x
、δ
y
、δ
z
分别为机床主轴在X，Y，Z轴的空间定位误差，X
理论
、Y
理论
、Z
理论
分别为机床主轴运行到所述测量位置时的理论位置。
[0031]本申请所能实现的有益效果如下：
[0032]本申请通过检测球的移动位置来反应机床主轴的位置变化，反应灵敏，保证检测精度，同时充分利用线尺机构中自回复测量线的测量距离长和自回复的特性，实现大范围空间定位精度的测量，仅通过一次定位，即可达到检测结果可综合反映多轴机床空间定位误差的效果，提高了检测效率，同时本申请中的装置整体结构简单、可靠，操作难度低，大大降低了使用成本。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0034]图1为本申请一种数控机床空间定位精度检测装置的结构示意图；
[0035]图2为本申请中定位环的结构示意图；
[0036]图3为本申请中线尺机构的结构示意图；
[0037]图4为本申请中检测机构的结构示意图。
[0038]附图标记：
[0039]110
‑
机床立柱，120
‑
定位环，121
‑
螺纹柱，122
‑
标准环，130
‑
线尺机构，131
‑
线尺盒，132
‑
自回复测量线，133
‑
连接头，140
‑
检测机构，141
‑
刀柄，142本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控机床空间定位精度检测装置，其特征在于，所述数控机床包括两个相对设置的机床立柱；所述装置包括：定位环，两所述机床立柱相对的一面均设置有N个所述定位环，所有所述定位环之间围成立体空间；其中，N为大于等于2的自然数；线尺盒，所述线尺盒与所述定位环的数量相等，线尺盒分别设置在所述机床立柱上靠近对应所述定位环的位置，每个所述线尺盒的自回复测量线活动穿过对应位置的定位环且每个所述线尺盒的自回复测量线的线头连接有连接头；检测机构，所述检测机构位于两所述机床立柱之间，所述检测机构的一端用于连接机床主轴，所述检测机构的另一端用于连接每个所述连接头。2.根据权利要求1所述的一种数控机床空间定位精度检测装置，其特征在于，所述定位环包括：螺纹柱，所述螺纹柱螺纹连接于所述机床立柱；标准环，所述标准环与所述螺纹柱连接，所述自回复测量线活动穿过所述标准环。3.根据权利要求2所述的一种数控机床空间定位精度检测装置，其特征在于，所述检测机构包括：刀柄，所述刀柄用于连接所述机床主轴；检测球，所述检测球连接在所述刀柄底部，每个所述连接头均连接在所述检测球上。4.根据权利要求3所述的一种数控机床空间定位精度检测装置，其特征在于，所述检测球上开设有2N个指向球心的插孔，所述连接头插接在对应插孔内。5.根据权利要求1所述的一种数控机床空间定位精度检测装置，其特征在于，所述线尺盒的材质为磁性材料，且所述线尺盒可磁性吸附在所述机床立柱上。6.一种基于权利要求1
‑
5中任一项所述的数控机床空间定位精度检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取所述定位环围成的立体空间的中心坐标，以获取的所述中心坐标作为测量起始位置；使机床主轴带动所述检测机构从所述测量起始位置运动至所述立体空间内的测量位置；基于不同方向的所述自回复测量线与所述检测机构的距离构造距离方程；获取所述检测机构在所述测量位置的实际坐标，将所述实际坐标与所述检测机构对应所述测量位置的理论位置坐标进行对比，得到机床主轴运动至所述测量位置时的空间定位误差。7.根据权利要求6所述的一种基于数控机床空间定位精度检测装置的检测方法，其特征在于，所述距离方程的表达式为：(X
i
‑
X0)2+(Y
i
‑
Y0)2+(Z
i
‑
Z0)2＝L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仁政，李杰，牟文平，李卫东，高鑫，沈昕，彭雨，王鹏程，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：