1.一种基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
将R‑test测量仪配置到五轴数控机床的刀库中,从而能够通过换刀系统将R‑test测量仪与刀具进行切换;并且以安装刀具的方式将R‑test测量仪安装在机床主轴上;
在机床工作台上布置标准球并对标准球进行编号:在机床工作台中央安装中央支架,围绕所述中央支架均匀分布若干边缘支架;所述中央支架通过平行于机床工作台台面的连杆安装标准球,在中央支架上从上至下安装多层中央标准球,并且上下相邻的中央标准球的连杆互相平行;每层中央标准球均呈环形分布,中央标准球的环形分布范围从上至下逐渐增大;所述边缘支架通过平行于机床工作台面的连杆安装标准球,在每个边缘支架上从上至下安装多层边缘标准球,并且上下相邻的边缘标准球的连杆互相平行;各个边缘支架上等高层的边缘标准球围绕中央支架形成环形分布;
控制机床主轴带动R‑test测量仪依次测量每个标准球的球心坐标,获得第一批次球心坐标数据,作为参考球心坐标数据;
重复以下步骤,直到获取到的数据量满足需求:通过换刀系统切换R‑test测量仪与刀具,当切换为刀具时运行五轴机床至发热;当切换为R‑test测量仪,依次测量每个标准球的球心坐标,获得球心坐标数据;
根据获取到的球心坐标数据计算热误差。
2.根据权利要求1所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,所述中央支架包括底座与设置在底座上的矩形立柱,底座通过压紧装置固定在机床工作台上,所述矩形立柱的横截面为正方形,每层中央标准球均包括4个标准球,并分别通过连杆连接到矩形立柱的4个侧面上。
3.根据权利要求2所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,在所述矩形立柱的对角线的4条延长线上相应设置边缘支架,形成环形分布;每个边缘支架上的每层边缘标准球的连杆均在所述矩形立柱的对角线的相应延长线上。
4.根据权利要求1所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,所述边缘支架为内部镂空的阶梯形支架,各层边缘标准球分别安装在阶梯形支架的各级台阶的立面上,阶梯形支架通过插入其内部的压紧装置固定在机床工作台上。
5.根据权利要求1所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,Z轴轴向热误差为: 其中,ΔZi表示第I个标准球在其所在工作空间位置上沿Z轴方向的热误差; 表示第i标准球的Z轴参考坐标,即第i标准球的第一批次Z轴坐标; 表示第i个标准球的第n批次Z轴坐标。
6.根据权利要求5所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,X轴轴向热误差为: 其中,AXi表示在第I个标准球所在的工作空间位置上沿X轴方向的热误差; 表示第I标准球的X轴参考坐标,即第i标准球的第一批次X轴坐标; 表示第i个标准球的第n批次X轴坐标。
7.根据权利要求5所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方n 1
法,其特征在于,Y轴轴向热误差为:ΔYi=Yi‑Yi ,其中,ΔYi表示在第i个标准球所在的工1
作空间位置上沿Y轴方向的热误差;Yi 表示第i标准球的Y轴参考坐标,即第i标准球的第一批次Y轴坐标; 表示第I个标准球的第n批次Y轴坐标。
8.根据权利要求6所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,绕Y轴旋转产生的角度热误差为:其中,ΔαYi表示在第i个标准球所在的工作空间位置上的绕Y轴旋转产生的角度热误差,ΔXi表示在第I个标准球所在的工作空间位置上沿X轴方向的热误差;ΔXj表示在第j个标准球所在的工作空间位置上沿X轴方向的热误差,且第j个标准球的连杆平行于第i个标准球的连杆。
9.根据权利要求7所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,绕X轴旋转产生的角度热误差为:其中,ΔαXi表示在第I个标准球所在的工作空间位置上的绕Y轴旋转产生的角度热误差,ΔXi表示在第i个标准球所在的工作空间位置上沿Y轴方向的热误差;ΔXj表示在第j个标准球所在的工作空间位置上沿Y轴方向的热误差,且第j个标准球的连杆平行于第i个标准球的连杆。
10.根据权利要求1所述的基于R‑test测量仪的五轴数控机床全工作空间热误差测量方法,其特征在于,任意边缘标准球的连杆所在直线与任意标准球的连杆所在直线为异面直线;按如下采样路径之一对各层标准球进行测量:采样路径a):从外至内,且从下至上,螺旋上升采样;采样路径b):从内至外,且从上至下上,螺旋下降采样。