一种数控机床精度检测装置的制作方法

本实用新型涉及数控机床领域，尤其涉及一种数控机床精度检测装置。

背景技术：

高水平的机械制造离不开高精度的机床和加工中心，数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础，它为国民经济各个部门提供装备和手段。根据加工产品的形状不同，所选用的数控机床也不同，目前常用的为三轴（X、Y、Z三个直线轴）、四轴（X、Y、Z 三个直线轴，回转轴C）和五轴（X、Y、Z 三个直线轴，回转轴C，俯仰轴A）机床。其三维直线轴X、Y、Z 和回转轴C 的精度，目前国内外基本都是采用激光干涉的方法检测，精度也较高。对于加工中心的俯仰轴A，由于其转过一定角度后，工作台会遮挡住反射光，或者反射光出现偏心情况，使激光干涉法无法适用，因此目前还没有很好的检测方法。在对加工精度要求较高的领域，数控机床俯仰轴的旋转精度检测仍是有待解决的问题。

目前，亟需一种全面检测五轴机床各轴精度的检测装置。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种数控机床精度检测装置，包括：五轴数控机床，五轴数控机床上X轴、Y轴、Z轴、回转轴和俯仰轴，还包括：工控机、激光陀螺仪、陀螺转接台、激光发射器、分光组件、反光镜、光纤准直器、导光光纤和激光计数器；

激光陀螺仪通过陀螺转接台设置于五轴数控机床的回转轴和俯仰轴上，并与工控机通信连接；

沿激光发射器激光方向依次设有分光组件和反光镜，反光镜设置于五轴数控机床上X轴、或Y轴、或Z轴上；光纤准直器与分光组件相匹配设置，并通过导光光纤与激光计数器连接，激光计数器与工控机通信连接。

优选的，陀螺转接台上设有装置腔，激光陀螺仪设置于装置腔内。

优选的，激光陀螺仪的敏感轴与被测的回转轴或俯仰轴的旋转平面平行。

优选的，分光组件包括：第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、四分之一波片、第一补偿镜、第二补偿镜、第一角锥棱镜和第二角锥棱镜；

沿第一偏振分光棱镜反射光方向依次设有第一补偿镜、第二偏振分光棱镜、第二补偿镜和第一角锥棱镜，沿第一偏振分光棱镜透射光方向设有四分之一波片；第二角锥棱镜以第一偏振分光棱镜为中心与第二偏振分光棱镜相对设置。

优选的，第一偏振分光棱镜的入射面与第二偏振分光棱镜的入射面相互垂直。

优选的，分光组件设置于固定腔内，固定腔上设有与第一偏振分光棱镜入射光方向匹配的激光入射口，并设有第一偏振分光棱镜透射光方向匹配的激透射口，激光透射口处设有波片安置位，四分之一波片设置于波片安置位上。

优选的，本实用新型还包括：显示屏；

显示屏与工控机连接。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型通过激光陀螺仪可精确测量机床回转轴和俯仰轴的旋转精度，通过激光干涉法可精确测量机床X轴、Y轴、Z轴的位移精度，通过本实用新型可对五轴机床的旋转精度和位移精度实现全面检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为光学组件结构示意图。

其中，1、X轴， 2、Y轴， 3、Z轴， 4、俯仰轴， 5、回转轴， 6、反光镜， 7、激光发射器， 8、光学组件， 9、激光陀螺仪， 10、陀螺转接台， 11、工控机， 12、光纤准直器， 13、导光光纤， 14、激光计数器， 801、第一偏振分光棱镜，802、第一补偿镜， 803、第二偏振分光棱镜， 804、第二补偿镜， 805、第一角锥棱镜， 806、第二角锥棱镜， 807、四分之一波片。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本实用新型保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种数控机床精度检测装置，如图1所示，包括：五轴数控机床，五轴数控机床上X轴1、Y轴2、Z轴3、回转轴5和俯仰轴4，本实施例还包括：工控机11、激光陀螺仪9、陀螺转接台10、激光发射器7、分光组件、反光镜6、光纤准直器12、导光光纤13和激光计数器14；本实施例中，激光陀螺仪9采用四频差动陀螺仪。

激光陀螺仪9通过陀螺转接台10设置于五轴数控机床的回转轴5上，陀螺转接台10上设有装置腔，激光陀螺仪9设置于装置腔内。并且激光陀螺仪9的敏感轴与被测的回转轴5的旋转平面平行。激光陀螺仪9与工控机11通信连接；当然，激光陀螺仪9安装在俯仰轴4上时，也可检测俯仰轴4的旋转精度。

沿激光发射器7激光方向依次设有分光组件和反光镜6，反光镜6设置于五轴数控机床上X轴1上；当然，当反光镜设置于Y轴2、或Z轴3上，然后激光发射器7和分光组件8相匹配设置时，也可测量Y轴2或Z轴3的位移精度；光纤准直器12与分光组件相匹配设置，并通过导光光纤13与激光计数器14连接，激光计数器14与工控机11通信连接。

如图2所示，分光组件8包括：第一偏振分光棱镜801、第二偏振分光棱镜803、四分之一波片807、第一补偿镜802、第二补偿镜804、第一角锥棱镜805和第二角锥棱镜806；

沿第一偏振分光棱镜801反射光方向依次设有第一补偿镜802、第二偏振分光棱镜803、第二补偿镜804和第一角锥棱镜805，沿第一偏振分光棱镜801透射光方向设有四分之一波片807；第二角锥棱镜806以第一偏振分光棱镜801为中心与第二偏振分光棱镜803相对设置。

其中，第一偏振分光棱镜801的入射面与第二偏振分光棱镜803的入射面相互垂直。

本实施例中，激光发射器7位双频激光发射器，出射光有频率为F1的左旋圆偏振光和频率为F2的右旋圆偏振光，且出射光偏振方向相互垂直。左旋圆偏振光和右旋圆偏振光入射到第一偏振分光棱镜801，被第一偏振分光棱镜801分成两束，左旋圆偏振光透射过第一偏振分光棱镜801，如图2中实线所示；右旋圆偏振光第一偏振分光棱镜801反射，如图2中虚线所示。最终，两束光耦合进光线准直器12，并经过光纤准直器12内部的检偏器检偏发生干涉。干涉光信号由导光光纤13导入激光计数器14，被转换为电信号，此电信号经过滤波，整形，变换，形成计数脉冲。激光计数器14对比计数脉冲和激光发射器7提供的基准干涉信号，提取出测量反射镜的位移信号。该位移信号经过工控机11进 行误差补偿和单位换算，得出位移精度，最后通过显示器显示。

本实施例中，分光组件8设置于固定腔内，固定腔上设有与第一偏振分光棱镜801入射光方向匹配的激光入射口，并设有第一偏振分光棱镜801透射光方向匹配的激透射口，激光透射口处设有波片安置位，四分之一波片807设置于波片安置位上。图2中为显示固定腔。

本实施例中还包括：显示屏，显示屏与工控机11连接，用于显示数控机床各轴的检测精度结果。

本实用新型通过激光陀螺仪9可精确测量机床回转轴5和俯仰轴4的旋转精度，通过激光干涉法可精确测量机床X轴1、Y轴2、Z轴3的位移精度，通过本实用新型可对五轴机床的旋转精度和位移精度实现全面检测。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。