一种垂直轴滚转角误差测量新方法

摘要：本文以激光干涉仪直线度误差测量为基础研究了数控机床垂直轴滚转角误差的检测方法。采用齐次坐标变换分析了测量值与原始误差的关系，在此基础上建立了滚转角误差检测模型；分析了直线度误差激光干涉测量原理，采用电子水平仪作为相对方位的参考基准，给出了一种基于双直线度检测的垂直滚转角测量方法及装置；按照该方法的检测原理对水平轴进行了滚转误差检测实验并与电子水平仪直接测量的结果进行了对比，两种结果无显著差异。该方法及装置也适用垂直面内倾斜直线轴滚转角误差的检测。关键字：滚转角误差；数控机床；垂直轴；电子水平仪；干涉测量0 引言 机械制造装备的发展方向是高精度、高柔性和自动化，几何误差的准确测量是进行误差补偿进而提高数控机床精度的基础。机床的任何直线运动轴都存在俯仰、偏摆、滚转三项角运动误差，这种原始误差的存在，会引起刀具和工件相对位姿的变化从而形成工件的加工误差。相对前两项误差的检测而言，滚转角误差尤其是垂直轴的滚转角误差检测一直缺乏有效、简单的高精度测量手段及方法。激光干涉仪作为一种高精度的检测手段，已被列入机床的相关检测标准，可进行俯仰、偏摆角误差的高精度检测，却不能直接进行滚转角误差的测量。对于水平轴的滚转角误差，通常采用水平仪测量；对于垂直轴的滚转角误差，通常采用千分表等指示器借助平尺、圆柱形角尺等实物基准进行测量。这些传统检测方法具有效率不高、精度有限等缺点，而且不便进行倾斜轴的滚转角误差的检测，因而对于滚转角误差的检测方法，国内外仍在不断进行研究和探索。除传统方法之外，目前学者们提出的方法主要可归为以下两类：以准直激光位置为基准的测量、以准直激光方向为基准的测量及以准直激光偏振方向为基准的测量等有参考基准的方法和无参考基准的综合辨识方法。前者往往需要专门的检测装备，而后者建立在其它原始几何误差已预先测量或辨识的基础之上。由于激光干涉仪是机床误差检测及精度评定的主要高精度检测设备，在生产和科研中有着广泛应用，因此探索以激光干涉仪为基础的滚转角误差测量方法具有重要意义。本文以此为出发点，对基于直线度误差测量的垂直轴滚转角测量方法进行了研究。一种垂直轴滚转角误差测量新方法全文下载