一种数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法

本发明涉及数控机床误差检测，具体涉及一种数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法。

背景技术：

1、机床直线轴的线性误差包括定位误差和直线度误差，是影响机床精度的重要误差。传统方法使用激光干涉仪作为测量工具，然而激光干涉仪对操作者需要一定的技巧和熟练度，消耗时间较长，且设备价格昂贵。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法。

2、本发明提供了一种数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法，用于求解数控机床直线轴的关键线性误差，该线性误差包括定位误差和直线度误差，具有这样的特征，包括以下步骤：

3、步骤1、采用球杆仪进行圆测试，在球杆仪的xoy平面上，以球杆仪的球心o为基准点，采用δx、δy分别表示圆轨迹上的x、y方向的误差分量，而后按照空间误差模型，忽略各转角误差，得到δx、δy与关键线性误差的关系式：

4、

5、式(1)中，dx(x)表示x轴x方向的定位误差，dy(x)表示x轴y方向的直线度误差，二者是x的函数，dy(y)表示y轴y方向的定位误差，dx(y)表示y轴x方向的直线度误差，二者是y的函数，dx(x)、dy(x)、dy(y)、dx(y)均表示以圆心o为基准的相对变化量。

6、将式(1)中的误差项表示为高阶位置相关的多项式函数，为保证精度，阶数一般不小于5，当阶数为5时，该多项式函数为：

7、

8、式(2)中，ai、bi、ci、di(i＝1，2，3，4，5)为待定系数。

9、步骤2、在xoy平面选取半径均为r的圆轨迹1和圆轨迹2作为球杆仪的检测路径，圆轨迹1和圆轨迹2的圆心分别记为o1和o2，并且o1和o2之间的连线在x轴和y轴上的投影长度相等且为e，当球杆仪作圆测试时，将圆轨迹上任意一点对应的杆长变化量记为δr，坐标记为(x，y)，则有：

10、rgδr＝xgδx+ygδy              (3)

11、对于圆轨迹1，设定在球杆仪沿圆轨迹1运动过程中共采集n个数据，记录伸长量值为(δr1 δr2 … δrn)，各采集点所对应的x、y轴坐标分别为x1＝(x1 x2 … xn)、y1＝(y1y2 … yn)，令运算矩阵δr1、q1、c分别由以下公式得到：

12、δr1＝[δr1 δr2 … δrn]

13、

14、c＝[a1 a2 … a5 b1 … d4 d5]t

15、与圆轨迹1类似，对于圆轨迹2，设定在球杆仪沿圆轨迹2运动过程中共采集n个数据，记录伸长量值为(δr1′ δr2′ … δrn′)，各采集点所对应的x、y轴坐标分别为x2＝(x′1x′2 … x′n)，y2＝(y′1 y′2 … y′n)，令运算矩阵δr2、q2分别由以下公式得到：

16、δr2＝[δr1′ δr2′ … δr′n]

17、

18、将δr1、δr2，以及q1、q2按下式合并：

19、

20、

21、并且由式(1)、(2)、(3)得：

22、r·δr＝q·c。

23、根据最小二乘法，c值通过下式得到：

24、c＝[qtq]-1qt(rδr)

25、将c代入式(2)，得到dx(x)、dy(x)、dy(y)、dx(y)，即为直线轴的关键线性误差。

26、发明的作用与效果

27、根据本发明所涉及的数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法，采用球杆仪进行，操作相对简单且价格更加低廉。本方法基于球杆仪的测量功能，忽略转角误差且不考虑其他误差的影响后，在设计的两个圆轨迹下进行检测，对关键线性误差使用多项式进行表达和拟合，使用最小二乘法求解系数，能有效且快速地得到直线轴的定位误差和直线度误差，对机床的精度提升和提高生产效率具有重大的意义。

技术特征：

1.一种数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法，用于求解数控机床直线轴的关键线性误差，该线性误差包括定位误差和直线度误差，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种数控机床直线轴关键线性误差的快速检测方法，用于求解数控机床直线轴关键线性误差，该关键线性误差包括定位误差和直线度误差，本方法基于球杆仪的测量功能，忽略转角误差且不考虑其他误差的影响后，在设计的两个圆轨迹下进行检测，对关键线性误差使用多项式进行表达和拟合，使用最小二乘法求解系数，能有效且快速地得到直线轴的定位误差和直线度误差，对机床的精度提升和提高生产效率具有重大的意义。

技术研发人员：陈光胜,焦安铃,张越
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15