一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法技术

技术编号：43431860 阅读：2 留言：0更新日期：2024-11-27 12:41

本发明专利技术涉及机床主轴与同向导轨平行度检测技术领域，具体公开一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，通过在机床主轴上安装超声波发射器，并确保其发射方向与主轴轴线平行；在同向导轨不同位置点上安装超声波接收器，并确保其接收方向与导轨方向平行；设定固定旋转时长，启动机床主轴，使其在各旋转组合内运行固定旋转时长，同时启动超声波发射器和接收器，实时采集各旋转组合内主轴与导轨各位置点旋转后的计算距离；计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴距离变化值，识别各旋转组合内导轨各位置点对应主轴的偏离值；评估机床主轴对应同向导轨的平行度偏差值；实时监测和调整主轴与导轨的平行度，可以提高加工精度和产品质量，延长机床使用寿命。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机床主轴与同向导轨平行度检测，涉及到一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法。

技术介绍

1、检测机床主轴与同向导轨的平行度是确保机床加工精度和质量的关键步骤之一。机床主轴是机床的核心部件之一，它直接影响工件的加工精度和表面质量。而导轨则是支撑和引导机床运动部件的基础，其平直度和精度关系到整个机床的运动精度。

2、主轴与导轨的平行度直接关系到工件的加工精度。如果主轴与导轨不平行，在加工过程中会导致刀具与工件的相对位置发生偏移，从而引起加工误差。这种误差可能表现为工件尺寸的不准确、形状的偏差以及表面质量的下降。特别是在高精度加工中，微小的偏差也会导致产品不合格，影响生产效率和产品质量。

3、当前技术主要是通过激光干涉仪对机床主轴与同向导轨进行平行度检测，但激光干涉仪对环境条件的要求较高。激光束在空气中传播时，容易受到温度、湿度和空气流动等环境因素的影响。这些因素会导致激光束的路径发生微小变化，从而影响测量的准确性。此外，激光干涉仪在测量过程中需要一个稳定的环境，任何振动或干扰都会导致测量误差；而超声波发射器在固体材料中的传播速度相对稳定，不易受到环境因素的干扰。超声波测量技术可以在较为恶劣的环境中保持较高的测量精度，特别是在存在振动或温度变化的情况下。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提供一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，用于解决据上述技术问题。

2、为了实现上述目的及其他目的，本专利技术采用的技术方案如下：</p>

3、本专利技术一方面提供了一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，该方法包括如下步骤：

4、在机床主轴上安装超声波发射器，并确保其发射方向与主轴轴线平行；在同向导轨不同位置点上安装超声波接收器，并确保其接收方向与导轨方向平行；

5、设定固定旋转时长，启动机床主轴，使其在各旋转组合内运行固定旋转时长，同时启动超声波发射器和接收器，实时采集各旋转组合内主轴与导轨各位置点旋转后的计算距离；

6、计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴距离变化值，识别各旋转组合内导轨各位置点对应主轴的偏离值；

7、评估机床主轴对应同向导轨的平行度偏差值；并将其反馈至机床对应负责人员进行对应调整。

8、示例性的，各旋转组合内分为各旋转状态以及各旋转环境；

9、各旋转状态分为高速旋转状态、低速旋转状态和中速旋转状态；

10、各旋转环境分为低温干燥环境、室温平衡环境和高温吸湿环境；

11、将各旋转状态以及各旋转环境分别进行两两组合，并将重复组合进行剔除，由此得到各旋转组合。

12、示例性的，实时采集各旋转组合内主轴与导轨各位置点旋转后的计算距离，具体收集过程为：

13、采集主轴对应超声波发射器的发射时间t'以及导轨各位置点对应超声波接收器的接收时间点，i为各位置点的编号，i=1,2,...a；

14、并获取各旋转组合内旋转环境对应的环境温度和环境湿度，c为各旋转组合的编号，c=1,2,...9;

15、通过计算公式，计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴预测距离；exp1、exp2以及exp3分别表示预设的计算常数；

16、同步采集各旋转组合内旋转状态对应的主轴转速，结合其综合分析各旋转组合内导轨各位置点对应主轴补偿距离，jl为超声波发射器与主轴的距离；

17、将各旋转组合内导轨各位置点对应主轴补偿距离作为各旋转组合内主轴与导轨各位置点旋转后的计算距离。

18、示例性的，计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴距离变化值，具体计算逻辑为：

19、获取导轨各位置点的初始坐标以及主轴的旋转中心点坐标；

20、并获取主轴旋转中心点绕旋转轴旋转至与各旋转组合内导轨各位置点初始坐标在同一条直线的旋转度数，利用计算公式得到各旋转组合的旋转矩阵，i为单位矩阵，k为旋转轴的反对称矩阵，；

21、计算各旋转组合内导轨各位置点的旋转后的新位置点坐标；

22、将各旋转组合内主轴与导轨各位置点旋转后的计算距离导入机床模型中，得到各旋转组合内导轨各位置点旋转后的计算位置点坐标，并将其与各旋转组合内导轨各位置点的旋转后的新位置点坐标进行匹配，得到各旋转组合内导轨各位置点旋转后的修正坐标；

23、计算初始时刻主轴与导轨各位置点的距离；

24、计算各旋转组合内导轨各位置点的旋转后的距离，为第c个旋转组合内导轨第i个位置点旋转后的修正坐标；

25、由此计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴距离变化值。

26、示例性的，得到各旋转组合内导轨各位置点旋转后的修正坐标，具体获取过程为：

27、若某旋转组合内导轨某位置点旋转后的计算位置点坐标与新位置点坐标不匹配，则计算该旋转组合内导轨该位置点旋转后的误差向量；其中该旋转组合内导轨该位置点旋转后的误差向量是由该旋转组合内导轨该位置点旋转后计算位置点坐标与新位置点坐标作差得到；

28、根据各旋转组合内导轨各位置点旋转后的误差向量拟合得到误差模型e；

29、使用误差模型计算得到各旋转组合内导轨各位置点旋转后的修正坐标；

30、若某旋转组合内导轨某位置点旋转后的计算位置点坐标与新位置点坐标匹配一致，则任意选取该旋转组合内导轨该位置点旋转后的新位置点坐标或位置点坐标作为修正坐标。

31、示例性的，识别各旋转组合内导轨各位置点对应主轴的偏离值，具体逻辑为：

32、基于各旋转组合内导轨各位置点的修正坐标，使用最小二乘法拟合得到主轴旋转中心点的位置变化模型，分别表示第c个旋转组合的模型拟合常数；

33、并计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴残差；

34、最终识别各旋转组合内导轨各位置点对应主轴的偏离值。

35、示例性的，评估机床主轴对应同向导轨的平行度偏差值，具体评估逻辑为：

36、计算各旋转组合内导轨对应主轴的平均偏离值，a为各位置点的总数目；

37、由此综合计算各旋转组合内导轨对应主轴的加权平均偏离值，表示第c个旋转组合的权重因子；

38、最终计算机床主轴对应同向导轨的平行度偏差值偏差值。

39、示例性的，各旋转组合的权重因子的计算逻辑为：

40、根据机床历史使用数据中分别得到机床对应历史使用过程中各旋转状态以及各旋转环境的使用频率，将其分别记为和，r表示为各旋转状态的编号，r=1,2,...3；w表示为各旋转环境的编号，w=1,2,...3；

41、获取各旋转组合内对应的旋转状态以及旋转环境，将各旋转组合内对应的旋转状态的使用频率与旋转环境的使用频率进行相乘，由此得到各旋转组合的权重因子。

42、如上所述，本专利技术提供的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，至少具有以下有益效果：

43、（1）本专利技术提供的一种机本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，各旋转组合内分为各旋转状态以及各旋转环境；

3.根据权利要求2所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，实时采集各旋转组合内主轴与导轨各位置点旋转后的计算距离，具体收集过程为：

4.根据权利要求1所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，计算各旋转组合内导轨各位置点对应主轴距离变化值，具体计算逻辑为：

5.根据权利要求4所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，得到各旋转组合内导轨各位置点旋转后的修正坐标，具体获取过程为：

6.根据权利要求1所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，识别各旋转组合内导轨各位置点对应主轴的偏离值，具体逻辑为：

7.根据权利要求1所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，评估机床主轴对应同向导轨的平行度偏差值，具体评估逻辑为：

8.根据权利要求7所述的一种机床主轴与

...

【技术特征摘要】

1.一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种机床主轴与同向导轨平行度检测方法，其特征在于，各旋转组合内分为各旋转状态以及各旋转环境；

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：严顺炎，
申请(专利权)人：江苏鼎顺重型机床有限公司，
类型：发明
国别省市：

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