用于激光加工的正交双摆轴标定、调试及反射镜装调方法技术

本发明专利技术提供了一种用于激光加工的正交双摆轴标定、调试及反射镜装调方法。其中标定方法是通过在两个摆轴回转轴线的交汇处设置五棱镜，利用五棱镜将其中一个摆轴的回转轴线折转90度后，通过设置在另一个摆轴回转轴线上的自准直仪即可标定两个正交摆轴回转轴线之间的实际夹角。本发明专利技术在标定激光加工正交双摆轴的实际夹角时无需采用专用光学设备，标定方法简单。

【技术实现步骤摘要】
用于激光加工的正交双摆轴标定、调试及反射镜装调方法
本专利技术属于光机领域，涉及一种用于激光加工的正交双摆轴标定、调试及反射镜装调方法。
技术介绍
近年来激光加工作为一种先进的制造技术逐渐被应用到生产、生活中的各个方面，基于五轴联动激光加工机床的激光三维加工代表了激光加工制造技术的最高水平，目前五轴联动激光加工机床技术主要掌握在欧、美、日等工业发达国家，国内五轴联动激光加工机床的研究处于上升阶段。五轴联动激光加工机床普遍采用的双摆轴导向头具有结构简单易于制造安装，光路设计简单、调试方便并且损耗较小等优点，其主要难点在于高精度正交精度测量和标定。目前，数控加工中心的装配和检测标定主要有2种方法：(1)对于精度要求一般的情况，多采用基准平尺、三角尺和千分表等测量工具对加工中心的垂直度、同轴度以及各轴的空间位置等进行调整或标定，该方法简单易行，但绝对精度和重复精度都较差，且要求操作人员经验丰富；另外，该方法不能直接测量和标定精度，要经过换算才能得到结果。(2)对于精度要求较高的情况，多采用激光多自由度误差测量方法，该方法可基于多种光学原理从而实现多自由度测量，例如全反射原理、多光束分光、全息透镜等，国内外专业的数控加工中心制造公司多采用这种方法对产品做检测和精度标定，但所采用专用光学设备非常昂贵并且检测标定方法复杂。基于五轴联动激光加工机床使用X、Y、Z三个平移轴和AC两个回转轴，XYZ三个平移轴精度易于保证，A轴和C轴的正交精度以及激光光束与A轴的平行度误差要求很高，单靠机械加工和装配难以满足设计技术要求，因此有必要设计一套能够采用常用光学仪器测量A轴和C轴正交误差的检测方法，为装调提供参考数据。
技术实现思路
为解决现有激光加工正交双摆轴在测量和标定其正交精度时需要采用专用光学设备并且标定方法复杂的问题，本专利技术提供了一种用于激光加工正交双摆轴的标定方法和装置，该方法采用常用光学仪器即可实现正交双摆轴的正交精度标定。本专利技术同时提供了一种基于该标定方法的正交双摆轴调试方法和反射镜装调方法。本专利技术的思路是：本专利技术通过在两个摆轴回转轴线的交汇处设置五棱镜，利用五棱镜将其中一个摆轴的回转轴线折转90度后，通过设置在另一个摆轴回转轴线上的自准直仪即可标定两个正交摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角。本专利技术的技术解决方案是：所提供的用于激光加工的正交双摆轴标定方法，用于标定第一摆轴和第二摆轴的正交偏差夹角；其特殊之处在于：包括以下步骤：1)在第一摆轴的两端分别设置平面反射镜一和自准直仪一，调整使得平面反射镜一的镜面与第一摆轴垂直；2)在第二摆轴的两端分别设置平面反射镜二和自准直仪二，调整使得平面反射镜二的镜面与第二摆轴垂直；3)将自准直仪一和自准直仪二的读数清零，并且保持其各自位置不变；4)在第二摆轴和第一摆轴的交汇处设置五棱镜，调整使得五棱镜的一个透射面正对自准直仪二，另一个透射面正对平面反射镜一，自准直仪二发出的光束经五棱镜90度折转后，入射到平面反射镜一上，再由平面反射镜一反射进入五棱镜再次折转90度后，返回自准直仪二；自准直仪二的读数为自准直仪二的出射光束和返回自准直仪二的返回光束之间的正交偏差夹角，也就是第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角或者调整使得五棱镜的一个透射面正对自准直仪一，另一个透射面正对平面反射镜二，自准直仪一发出的光束经五棱镜90度折转后，射入平面反射镜二，再由平面反射镜二反射进入五棱镜再次折转90度后，返回自准直仪一；自准直仪一的读数为自准直仪一的出射光束和返回自准直仪一的返回光束之间的正交偏差夹角，也就是第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角为了使第一摆轴和第二摆轴的回转轴线之间的正交偏差夹角满足激光加工的要求，本专利技术还提供了一种用于激光加工的正交双摆轴调试方法，其特殊之处在于：按权利要求1所述标定方法的步骤1)至步骤4)测量第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角5)若所得正交偏差夹角未达到被标定激光加工机床所要求的正交精度或者未达到本标定方法所能达到的最高测量精度，则修研第一摆轴或第二摆轴的接口法兰修切圈；6)重复步骤1)～5)直至第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角达到被标定激光加工机床要求的正交精度。本专利技术同时提供了一种用于激光加工的正交双摆轴标定装置，用于标定激光加工机床中相互正交的第一摆轴和第二摆轴的正交偏差夹角；其特殊之处在于：包括平面反射镜一、平面反射镜二、自准直仪一、自准直仪二和一个五棱镜；平面反射镜一和自准直仪一分别设置在第一摆轴的两端，且平面反射镜一的镜面与第一摆轴垂直；平面反射镜二和自准直仪二分别设置在第二摆轴的两端并位于第二摆轴的回转轴线上，且平面反射镜二的镜面与第二摆轴垂直；五棱镜设置在第一摆轴回转轴线和第二摆轴回转轴线的交汇处，五棱镜的其中一个透射面正对自准直仪一，另一个透射面正对平面反射镜二；或者，五棱镜的其中一个透射面正对自准直仪二，另一个透射面正对平面反射镜一。作为优化，平面反射镜一和自准直仪一均位于第一摆轴的回转轴线上；平面反射镜二和自准直仪二均位于第二摆轴的回转轴线上。本专利技术还提供了一种用于激光加工的反射镜安装调试方法，所述反射镜在激光加工中用于折转光路，反射镜入射光路和反射光路中有一路光应与第二摆轴平行，另一路光应与第一摆轴平行；其特殊之处在于：采用权利要求1所述的标定方法标定出第一摆轴和第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角若正交偏差夹角未到达规定的精度，则通过修研摆轴接口法兰修切圈使标定的正交偏差夹角达到规定的精度后移走五棱镜，在第一摆轴和第二摆轴的交汇处安装反射镜组件，然后调整反射镜姿态，当自准直仪二或自准直仪一读数为规定的最小值时，则反射镜安装调试到位。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术通过自准直测量原理标定正交双摆轴的正交误差，相对其他方法原理简单，实施方便，测量精度高，其原理和方法也可用于其他类似二维正交轴的测量和调试。附图说明图1是本专利技术自准直测量正交双摆轴各自的回转精度的原理图；图2是本专利技术自准直测量正交双摆轴正交误差的原理图；图3是安装调试反射镜的原理图；图4是本专利技术正交双摆轴标定装置的示意图；图中标号：1-自准直仪二，2-自准直仪一，3-平面反射镜二，4-平面反射镜一，5-第二摆轴(电机)，6-第一摆轴(电机)，7-五棱镜，8-第二摆轴接口法兰,9-激光加工机床。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。如图1和图2所示，本专利技术所提供的应用于激光加工的正交双摆轴标定方法，用于标定第一摆轴和第二摆轴5的正交误差，该方法包括以下步骤：1)在第一摆轴的两端分别设置平面反射镜一4和自准直仪一2，调整平面反射镜一和自准直仪一的位置，使平面反射镜一的镜面与第一摆轴垂直，使自准直仪一的出射光束与第一摆轴回转轴线平行；由自准直仪一2测量第一摆轴的回转精度Δδ1。2)在第二摆轴5的两端分别设置平面反射镜二3和自准直仪二1，调整平面反射镜二和自准直仪二的位置，使平面反射镜二的镜面与第一摆轴垂直，使自准直仪一的出射光束与第一摆轴回转轴线平行；由自准直仪二1测量得到第二摆轴5的回转精度Δδ2。3)将自准直仪一2和自准直仪二1的读数清零，并且保持其各自位置不变。4)在第二摆轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于激光加工的正交双摆轴标定方法，用于标定第一摆轴和第二摆轴的正交偏差夹角；其特征在于：包括以下步骤：1)在第一摆轴的两端分别设置平面反射镜一和自准直仪一，调整使得平面反射镜一的镜面与第一摆轴垂直；2)在第二摆轴的两端分别设置平面反射镜二和自准直仪二，调整使得平面反射镜二的镜面与第二摆轴垂直；3)将自准直仪一和自准直仪二的读数清零，并且保持其各自位置不变；4)在第二摆轴和第一摆轴的交汇处设置五棱镜，调整使得五棱镜的一个透射面正对自准直仪二，另一个透射面正对平面反射镜一，则自准直仪二的读数即为第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角

【技术特征摘要】
1.用于激光加工的正交双摆轴标定方法，用于标定第一摆轴和第二摆轴的正交偏差夹角；其特征在于：包括以下步骤：1)在第一摆轴的两端分别设置平面反射镜一和自准直仪一，调整使得平面反射镜一的镜面与第一摆轴垂直；2)在第二摆轴的两端分别设置平面反射镜二和自准直仪二，调整使得平面反射镜二的镜面与第二摆轴垂直；3)将自准直仪一和自准直仪二的读数清零，并且保持其各自位置不变；4)在第二摆轴和第一摆轴的交汇处设置五棱镜，调整使得五棱镜的一个透射面正对自准直仪二，另一个透射面正对平面反射镜一，则自准直仪二的读数即为第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角或者调整使得五棱镜的一个透射面正对自准直仪一，另一个透射面正对平面反射镜二，则自准直仪一的读数即为第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角2.用于激光加工的正交双摆轴调试方法，其特征在于：按权利要求1所述标定方法的步骤1)至步骤4)测量第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角5)若所得正交偏差夹角未达到被标定激光加工机床所要求的正交精度或者未达到本标定方法所能达到的最高测量精度，则修研第一摆轴或第二摆轴的接口法兰修切圈；6)重复步骤1)～5)直至第一摆轴回转轴线与第二摆轴回转轴线之间的正交偏差夹角达到被标定激光加工机床要求的正交精度。3.用于激光加工的正交双摆轴标定装置，用于标定激光加工机床中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾乃勋，吴璀罡，解来运，卢振华，吴佳丽，李巧玲，张潇，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，中国电子科技集团公司第二十七研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61