发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决现有球杆仪的不足，提供一种分度二连杆式球杆仪及其对机床精度的检测方法，其中第二根连杆为伸缩杆，该分度二连杆式球杆仪主要利用两根连杆实现球杆仪随着机床主轴的圆弧插补运动做二维平面范围内的圆周运动，同时采用分度式光电角度编码器提供高精度的角度，通过检测伸缩杆的长度变化来反映机床的误差，可以提高球杆仪测量精度和检测范围。
[0005] 本发明解决技术问题采取的技术方案是：
[0006] 本发明一种分度二连杆式球杆仪，包括连接轴、轴承、伸缩杆、直线位移传感器、法兰盘、套筒、分度式光电角度编码器、刚性连杆和基座；所述刚性连杆的一端通过一个轴承支承在支承轴上，支承轴固定在基座上；所述分度式光电角度编码器的座体固定在刚性连杆的另一端；分度式光电角度编码器的输出轴通过一个轴承与刚性连杆连接；所述的伸缩杆包括构成滑动副的杆段一和杆段二，且杆段一与杆段二之间设有直线位移传感器；所述伸缩杆的杆段一套置在分度式光电角度编码器的输出轴上；分度式光电角度编码器的输出轴末端开设的定位孔与法兰盘固定，法兰盘与杆段一固定；所述的连接轴通过一个轴承支承在杆段二上。
[0007] 优选地，轴承通过套筒和刚性连杆支承孔处的凸环实现相对支承轴的轴向定位。
[0008] 优选地，分度式光电角度编码器的输出轴末端定位孔与法兰盘通过紧定螺钉连接。
[0009] 优选地，法兰盘与杆段一通过紧固螺钉连接。
[0010] 该分度二连杆式球杆仪对机床精度的检测方法，具体如下：
[0011] 将基座固定在数控机床工作台上，将连接轴与数控机床主轴固定；打开分度式光电角度编码器，进行找零，零位为刚性连杆与伸缩杆的夹角为0°位置。打开直线位移传感器，在分度式光电角度编码器大于0°且小于180°的各个分度位置处分别对数控机床进行精度检测。每个分度位置处进行数控机床精度检测的过程具体为：将分度式光电角度编码器锁紧；数控机床主轴在二维平面内做圆弧插补运动，根据直线位移传感器检测到的伸缩杆长度变化量Δl，通过误差检测原理求解数控机床主轴的半径变化量ΔR和测量误差的放大倍数。
[0012] 通过误差检测原理求解实际半径变化量ΔR和测量误差放大倍数的过程如下：
[0013] 数控机床主轴的理论等效半径R为：
[0014]
[0015] 数控机床主轴的实际等效半径R'为：
[0016]
[0017] 机床主轴的半径变化量ΔR为：
[0018]
[0019] 测量误差的放大倍数为：
[0020] N＝Δl/ΔR
[0021] 其中：
[0022] 设定点O为支承轴轴心线与平面XOY的交点，平面XOY设定为伸缩杆的一个侧面，且平行于数控机床的工作台。点A为分度式光电角度编码器输出轴的轴心线与平面XOY的交点，点B为连接轴的轴心线与平面XOY的交点，即测量点；L1＝|OA|为刚性连杆的长度，L2＝|AB|为伸缩杆的初始长度；|OA|为点O与点A的距离，|AB|为点A与点B的距离；θ为刚性连杆与伸缩杆的夹角；则数控机床主轴与平面XOY的交点绕支承轴轴心线与平面XOY的交点做圆弧插补运动时理论等效半径为R＝|OB|，|OB|为点O与点B的距离；由于数控机床自身存在的误差使伸缩杆产生长度变化量Δl，则数控机床主轴的实际等效半径R'＝|OC|，|OC|为点O与测量点实际位置点C的距离。
[0023] 优选地，伸缩杆的最大伸缩量为1mm。
[0024] 优选地，数控机床主轴与平面XOY的交点绕支承轴轴心线与平面XOY的交点做圆弧插补运动的实际等效半径R'设定为：
[0025] Δ＜R'＜Rmax
[0026] 其中，Δ取值为小于10mm的正值；设定当θ＝180°时，理论等效半径取得最大值Rmax＝L1+L2，此时伸缩杆的长度变化量Δl等于ΔR，N＝1。
[0027] 本发明具有的有益效果是：
[0028] 1.本发明通过两连杆的夹角变化，来改变其测量半径，且第二根连杆为伸缩杆，相比于普通球杆仪，更易于实现仪器在二维平面内测量半径连续的全范围测量。
[0029] 2.本发明采用分度式光电角度编码器测量两连杆轴线之间的夹角，可以在低成本的情况下保证较高的角度测量精度。
[0030] 3.本发明所使用的测量方法提高了普通球杆仪的测量分辨率，可用于更高精度机床的检测。
