一种直接测量3轴机床位置误差的方法

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 摘要:本文提出了一种在3轴机床的工作状态下检测位置变化的测量方法和仪器。拟议的说明书中对其命名为三维步骤量表。它包括两部分，一个是安装在主轴中的3个LVDTs；另一种是固定在工作台上的圆板。板上分布着许多三角锥。每个三角锥侧面即是LVDTs的基本的测量平面。当主轴相对于平面移动时，LVDTs尖端的冷凝物将滑向角锥的侧平面。从LVDTs的标准数据看，主轴的参数变化可以得出角锥的结构参数。此外，失效分析是一直用来研究考虑对装置装配的参数因素影响的准确性。第1部分在多轴机床工作情况下测量微分地位的变化的基本理论，第2部分给出了应用这一理论和位置误差在多轴机床的工作空间可以直接测量的原理。这个建议的方法和文本中说明了在使用实际的机床过程中已通过测试。测量结果表明，它们具有较高的重复性和高准确性。
 关键词:机床 不同基准变化 三维立体测量 测量装置  
一、介绍
数字控制机床（NC）工具的基本功能是为了能够在该数控加工程序的控制下实现准确的相对运动和正确的加工位置。数控装置的最重要的性能指标是运动的准确性和定位精度（即所谓的几何精度）。和那些几何误差主要包括错误诱导由制造，组装，和组件的磨损。为了减少这些误差，误差补偿和误差测量仪是其中最重要的技术[2]。目前，使用的仪器是为了检查单轴定位精度，包括步骤测量、线性光栅及激光干涉仪[3，4]。用于二维（平面）位置精度的仪器包括KGM（kreuz gitter Me β system in German）和DBB（双球杆系统）[5-7]。该KGM只能测量有限的范围，DBB只能在半径方向上测量。 所有上述设备均不能在多轴机床的工作空间下测量位置误差。甚至知道在一些平面的二维位置误差，我们不能考虑我们已知的在多轴机工作时的位置误差。不过，成效容积误差补偿计划高度依赖于我们所测定的平面误差中的足够的和可靠的信息资料。为了直接获得这些容积误差，我们必须使用特殊仪器。目前，仅有刚刚发展起来的少数几种设备和方法用在直接测量位置误差上[8-9]。Ziegert研制出一种仪器称为激光球棒。为了获得数值上的的误差，三个测量必须采取在三个参考点。王世明等人用已经发展起来的球杆系统直接测量在机床工作空间的定位置误差。不过，这些特殊仪器是非常复杂的，他们的校准进展是一个冗长，耗时的进程[11]。

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