[发明专利]机床分度误差补偿方法及装置

权利要求书

1.一种机床分度误差补偿装置，其特征是，结构为：圆形的标准球盘上安装有N个标准球；N个标准球安装在标准球盘的同一高度上，并均布在与标准球盘外圆同心的圆周上，标准球盘安装在机床的转台上，标准球盘的外圆与机床的转台转轴同心。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是，标准球是钢球或陶瓷球，在球的一端打一个盲孔，在孔内镶入一根螺杆，并用胶粘死。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是，标准球盘上设有N个球座，以沿切向均布的方式用螺钉固结在标准球盘底盘上，球座在底盘上的径向位置和切向位置可以在螺孔允许的范围内调整，将粘结有标准球的螺杆插入球座的孔内，螺杆上在球座两边各有一个螺母，靠两个螺母将螺杆固定在球座上，其z向位置与径向位置均可以在一定范围内调整。

4.一种机床分度误差补偿方法，借助于前述机床分度误差补偿装置实现，包括下列步骤：对各个标准球的位置进行调整：调整的要求是：(1)将各个标准球的球心调整到与底盘的外圆同心的圆上；(2)将各个标准球的球心调整到同一高度H上；(3)将各个标准球的球心调整到间隔相等；

将装配好的标准球盘安装在一个检测用的精密转台上，通过测量标准球盘底盘的外圆将底盘与检测用的精密转台轴线调整成同轴；然后通过检测，调整各个标准球的位置，并通过测量标准球上某一个点的位置来进行调整；

利用旁向测头测量各个标准球的等高性：为此将一个旁向测头调整到测量标准球顶部的位置，在转台连续转动过程中旁向测头的示值变化表示球心高度H的变化，略微松开固定球座的两个螺母，在球座的孔与螺杆的间隙范围内调整螺杆的位置，再锁紧两个螺母，直至各个球心的高度H相等；

接着在调整用的转台带动底盘转动过程中，利用旁向测头测量各个标准球的均布性。为此将一个旁向测头调整到测量标准球一侧的位置，转台每转动一个间距角θ₁＝360°/N，旁向测头进入测量球心的位置，拾取示值后退出，在N个转位的测量中旁向测头的示值变化表示球心间距角θ₁的变化，略微松开螺钉，在底盘的孔与螺钉的间隙范围内调整球座的位置，再锁紧螺钉，直至各个球的间距角θ₁相等，检测与调整常需反复进行；

最后在调整用的转台带动底盘转动过程中，利用轴向测头测量各个标准球的球心圆的偏心，为此将一个轴向测头调整到测量标准球外端的位置，连续转动转台，轴向测头测量球心至转台中心的距离R₀的位置。在转台带动底盘转动一圈过程中轴向测头的示值变化表示两倍的偏心，略微松开螺钉，在底盘的孔与螺钉的间隙范围内调整球座的位置，再锁紧螺钉，直至各个球至转台中心的距离R₀相等，检测与调整常需反复进行；

上述调整可能互相牵连，特别是标准球的均布性与偏心都是通过改变球座的位置来调整，如果螺杆上的两个螺母位置不当，也可能靠改变球座的位置无法将偏心调得很小，这时需要适当改变两个螺母在螺杆上的位置，然后再进行偏心检测和调整，在这种情况下，偏心调整与等高性的调整也会互相牵连；

在完成全部调整后，将调整好的标准球盘作为一个整体安装到机床转台上，用螺钉将底盘大致固紧后，测量底盘上直径为D的外圆面、并调整整个标准球盘的位置，直至底盘的外圆面与机床转台同轴，再锁紧底盘；

标准球盘安装到机床转台上，并调整到与机床转台同轴后就不再移出；

零件加工完毕后，安装在机床旁的原位测量系统开始测量工件的第一个特征元素，测量完第一个特征元素后，测量某一个或几个标准球，获得球心坐标(x₁，y₁，z₁)，为了便于测量工件的第二个特征元素，机床转台转过分度角θ₀＝360°/n后，利用安装在机床旁的原位测量机测量同一个或同几个标准球的球心位置，设为(x₂，y₂，z₂)，Δz＝z₂-z₁就是在这次转动中转台4的轴向运动误差，就是在这次转动中转台4的径向运动误差，就是在这次转动中转台4的转角误差，可以按此引入误差补偿，使测量结果不受机床转台4转动误差的影响；

由于在一般情况下，标准球盘上的球数N≠n，机床转台每次转过一个分度角θ₀，而标准球盘上两个相邻球之间的角度间距是θ₁＝360°/N，这样在机床转台转过一个分度时，下一个球不是转动到上一个球的原来位置，而是比上一个球的原来位置滞后Δθ₁＝θ₁-θ₀＝360°(1/N-1/n)，在N＜n时，Δθ₁＞0，转动后下一个球比上一个球的原来位置滞后；在N＞n时，Δθ₁＜0，转动后下一个球超前于上一个球的原来位置，N与n都是已知的，通过检测标准球的路径进行正确规划，测量k个特征元素后，转台总共转过kθ₀，标准球的位置总共滞后kΔθ₁，|kΔθ₁|超过一定值时，检测标准球的路径规划自动改测相邻的一个球；

在机床转台4转过n个分度角θ₀后，测量机完成对整个工件的测量，测量任务结束，合乎要求的加工件通过验收，或允许其进入下一工序。对偏离技术要求的，计算返修量，并形成返修加工程序，进行返修。