空氣主軸傾斜誤差測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發明提供了一種空氣主軸傾斜誤差測量裝置及測量方法，包括底座、空氣主軸支座、空氣主軸、圓柱檢棒、圓柱銷、連接件、精密伺服轉臺、伺服轉臺支座，非接觸位移傳感器。圓柱檢棒端面上設置有端面槽；連接件固定安裝在精密伺服轉臺的回轉體的端面上，圓柱銷的一端固定在連接件的偏心孔內，一端插入圓柱檢棒的端面槽內，非接觸位移傳感器的測頭對準標準圓柱檢棒，傳感器支架固定在底座上。伺服轉臺與空氣主軸回轉軸線重合，本發明的有益效果在于：測量時壓縮空氣驅動停止，由精密伺服轉臺帶動空氣主軸同軸同步回轉，可以準確測量位移傳感器讀數與主軸回轉角度位置的關系，從而精確測量主軸運動傾斜誤差。
【專利說明】空氣主軸傾斜誤差測量裝置及測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于先進裝備制造的數控機床功能部件【技術領域】，涉及一種測量裝置，具體涉及一種空氣主軸傾斜誤差測量裝置。
【背景技術】
[0002]先進制造裝備包括加工裝備(如機床)、檢測裝備(如作業裝備精度檢測、作業對象精度檢測所用的裝置)和物流裝備。機床的功能部件主要有主運動部件(主軸部件)、進給運動部件(直線進給部件、回轉進給部件)、刀庫刀架等。微細銑削是實現適用于多種材料、結構復雜的三維小型化零件的高精度、低成本加工成為小型化制造技術的關鍵性技術，是實現金屬、合金、復合材料、陶瓷、玻璃、硅等多種工程材料的微小型結構件微細加工的有效技術途徑。微細銑削主軸主要有電主軸和空氣主軸兩種，主軸的傾斜誤差直接影響微細銑削刀具的位置及姿態。電主軸的劣勢是發熱問題，引起主軸甚至整個微細加工裝備的熱變形，進而影響微細加工精度。相對于電主軸，采用空氣渦輪驅動的氣動微細銑削主軸則沒有這個問題，因此越來越多的微細銑削選用空氣主軸。國際ISO主軸精度檢測標準中規定主軸運動傾斜誤差檢測時，需要記錄位移傳感器讀數與主軸回轉角度位置的關系，這對電主軸而言容易實現；但對于空氣主軸而言，由于采用了壓縮空氣進行驅動，空氣主軸的轉速與空氣的壓力緊密相關，而空氣壓力的變動使得空氣主軸旋轉速度難以精確控制，這對于進行空氣主軸在各種速度下的運動誤差的精密測量帶來非常大的難度，進而影響到微細銑削加工中針對各種轉速下引入空氣主軸運動進行數學建模的精度，嚴重影響了微細銑削加工的研究與應用。
【發明內容】
[0003]本發明專利的目的在于提供一種空氣主軸傾斜誤差測量裝置，能夠對空氣主軸傾斜誤差進行精確測量。
[0004]本發明的技術方案為，一種空氣主軸傾斜誤差測量裝置，包括底座、空氣主軸支座、空氣主軸、圓柱檢棒、圓柱銷、連接件、精密伺服轉臺、伺服轉臺支座、非接觸位移傳感器A和非接觸位移傳感器B，所述空氣主軸支座固定在底座上，空氣主軸固定在空氣主軸支座上，圓柱檢棒一端固定安裝在空氣主軸的旋轉軸上，圓柱檢棒另一端的端面上設置有端面槽；
[0005]精密伺服轉臺固定安裝于伺服轉臺支座上，伺服轉臺支座固定在底座上，連接件固定安裝在精密伺服轉臺的回轉體的端面上，連接件的上端面開有偏心孔，圓柱銷的一端固定在連接件的偏心孔內，圓柱銷的另一端插入圓柱檢棒的端面槽內，非接觸位移傳感器A和非接觸位移傳感器B通過支架固定在底座上，非接觸位移傳感器A和非接觸位移傳感器B的測頭對準圓柱檢棒。
[0006]本發明的特點還在于，
[0007]其中精密伺服轉臺的回轉軸線與空氣主軸的回轉軸線重合，圓柱銷的外徑與圓柱檢棒的端面槽為松的動配合，精密伺服轉臺通過連接件偏心孔內的圓柱銷帶動圓柱檢棒及空氣主軸同軸回轉。
[0008]其中非接觸位移傳感器A和非接觸位移傳感器B采用高精度光纖位移傳感器，也可以采用與空氣主軸及圓柱檢棒直徑相適應的其他高精度非接觸位移傳感器。
[0009]本發明的另一目的是提供一種利用上述空氣主軸傾斜誤差測量裝置進行空氣主軸傾斜誤差測量方法，按照以下步驟具體實施:
[0010]步驟1:首先調整精密伺服轉臺與空氣主軸的回轉軸線重合，將非接觸位移傳感器A和非接觸位移傳感器B的測頭對準圓柱檢棒，調整時傳感器支架固定在伺服轉臺的回轉體端面上，空氣主軸靜止不動，伺服轉臺從O度轉180度，根據非接觸位移傳感器A和B的讀數，調整伺服轉臺支座在底座上的安裝位置及方向，反復調整直到伺服轉臺轉動過程中非接觸位移傳感器A和B的讀數變化達到最小，即達到伺服轉臺與空氣主軸回轉軸線重合，調整完成后將傳感器支架從伺服轉臺的回轉體端面上卸下；
[0011]步驟2:將圓柱銷的一端插入并固定在連接件的偏心孔內，將圓柱銷的另一端對準圓柱檢棒的端面槽，然后將連接件移動到精密伺服轉臺的回轉體的端面中心并固定；
[0012]步驟3:將非接觸位移傳感器A和非接觸位移傳感器B的支架固定在底座上，精密伺服轉臺回轉并通過連接件、圓柱銷帶動與空氣主軸同步回轉，即可進行空氣主軸傾斜誤差測量。
[0013]本發明專利的有益效果在于:由精密伺服轉臺帶動空氣主軸同軸同步回轉，可以準確測量位移傳感器讀數與主軸回轉角度位置的關系，從而精確測量主軸運動傾斜誤差。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明空氣主軸傾斜誤差測量裝置的結構示意圖；
[0015]圖2是本發明的精密伺服轉臺與空氣主軸連接關系的剖示圖，其中圖2a為圖1的K向視圖，圖2b為A-A方向的剖視圖，圖c為沿B-B方向的剖視圖；
[0016]圖3是本發明中精密伺服轉臺與空氣主軸同軸安裝調整示意圖。
[0017]圖中:1.底座，2.空氣主軸支座，3.空氣主軸，4.圓柱檢棒，5.圓柱銷，6.連接件，
7.精密伺服轉臺，8.非接觸位移傳感器A，9.非接觸位移傳感器B，10.伺服轉臺支座。
【具體實施方式】
[0018]本發明提供一種空氣主軸傾斜誤差測量裝置，如圖1所示，包括底座1、空氣主軸支座2、空氣主軸3、圓柱檢棒4、圓柱銷5、連接件6、精密伺服轉臺7、伺服轉臺支座10、非接觸位移傳感器A8和非接觸位移傳感器B9，空氣主軸支座2固定在底座I上，空氣主軸3固定在空氣主軸支座2上，圓柱檢棒4 一端固定安裝在空氣主軸3的旋轉軸上，圓柱檢棒4另一端的端面上設置有端面槽；
[0019]其中精密伺服轉臺7固定安裝于伺服轉臺支座10上,伺服轉臺支座10固定在底座I上，連接件6固定安裝在精密伺服轉臺7的回轉體的端面上，連接件6的上端面開有偏心孔，圓柱銷5的一端固定在連接件6的偏心孔內如圖2中圖b所示，圓柱銷5的另一端插入圓柱檢棒4的端面槽內，如圖2中圖a與圖c所示，非接觸位移傳感器AS和非接觸位移傳感器B9通過支架固定在底座I上，非接觸位移傳感器A8和非接觸位移傳感器B9的測頭對準圓柱檢棒4。非接觸位移傳感器A8和非接觸位移傳感器B9采用高精度光纖位移傳感器，也可以采用與空氣主軸3及圓柱檢棒4直徑相適應的其他高精度非接觸位移傳感器。
[0020]精密伺服轉臺7的回轉軸線與空氣主軸3的回轉軸線重合，圓柱銷5的外徑與圓柱檢棒4的端面槽為松的動配合，精密伺服轉臺7通過連接件6偏心孔內的圓柱銷5帶動圓柱檢棒4及空氣主軸3同軸回轉。
[0021]本發明還提供一種空氣主軸傾斜誤差測量方法，該方法利用空氣主軸傾斜誤差測量裝置實施，該裝置包括底座1、空氣主軸支座2，空氣主軸3、圓柱檢棒4、圓柱銷5、連接件
6、精密伺服轉臺7、伺服轉臺支座10，非接觸位移傳感器8A、非接觸位移傳感器9B。空氣主軸支座2固定在底座I上，空氣主軸3固定在空氣主軸支座2上，圓柱檢棒4固定安裝在空氣主軸3的旋轉軸內，圓柱檢棒4端面上設置有端面槽；精密伺服轉臺7回轉中心與空氣主軸3回轉中心同心,精密伺服轉臺7固定安裝于伺服轉臺支座10上,伺服轉臺支座10固定在底座I上，連接件6固定安裝在精密伺服轉臺7的回轉體的端面上，圓柱銷5的一端固定在連接件6的偏心孔內，另一端插入圓柱檢棒4的端面槽內，圓柱銷5的外徑與圓柱檢棒4的端面槽為松的動配合，精密伺服轉臺7回轉通過連接件6偏心孔內的圓柱銷5帶動圓柱檢棒4及空氣主軸3同軸回轉，其非接觸位移傳感器8A和非接觸位移傳感器9B的測頭對準圓柱檢棒4，進行空氣主軸傾斜誤差測量時傳感器支架固定在底座I上。
[0022]由于與空氣主軸3相配的圓柱檢棒4直徑很小，非接觸位移傳感器8A和非接觸位移傳感器9B采用高精度光纖位移傳感器，也可以采用與空氣主軸3及圓柱檢棒4直徑相適應的其他高精度非接觸位移傳感器。
[0023]如圖3所示，本發明的空氣主軸傾斜誤差測量裝置按如下步驟使用:
[0024](I)首先調整伺服轉臺7與空氣主軸3回轉軸線重合:如圖3所示，非接觸位移傳感器8A和9B的測頭對準圓柱檢棒4，調整時傳感器支架固定在伺服轉臺7的回轉體端面上，空氣主軸3靜止不動，伺服轉臺7從O度轉180度，根據非接觸位移傳感器8A和9B的讀數，調整伺服轉臺支座10在固定在底座I上安裝的位置及方向，重復調整直到伺服轉臺7轉動過程中非接觸位移傳感器8A和9B的讀數變化達到最小，即達到伺服轉臺7與空氣主軸3回轉軸線重合，調整完成后將傳感器支從伺服轉臺7的回轉體端面上卸下。
[0025](2)圓柱銷5的一端插入并固定在連接件6的偏心孔內，圓柱銷5的另一端對準圓柱檢棒4端面上的槽，然后將連接件6移動到精密伺服轉臺7的回轉體的端面中心并固定，結果如圖1。
[0026](3)進行空氣主軸傾斜誤差測量時將非接觸位移傳感器9A和1B的支架固定在底座I上，伺服轉臺7回轉并通過連接件6、圓柱銷5帶動與空氣主軸3同步回轉，即可進行空氣主軸傾斜誤差測量。
【權利要求】
1.一種空氣主軸傾斜誤差測量裝置，其特征在于，包括底座(I)、空氣主軸支座(2)、空氣主軸(3)、圓柱檢棒(4)、圓柱銷(5)、連接件(6)、精密伺服轉臺(7)、伺服轉臺支座(10)、非接觸位移傳感器A(8)和非接觸位移傳感器B(9)，所述空氣主軸支座(2)固定在底座(I)上，空氣主軸(3)固定在空氣主軸支座(2)上，圓柱檢棒(4) 一端固定安裝在空氣主軸(3)的旋轉軸上，圓柱檢棒(4)另一端的端面上設置有端面槽； 所述精密伺服轉臺(7)固定安裝于伺服轉臺支座(10)上，伺服轉臺支座(10)固定在底座⑴上，連接件(6)固定安裝在精密伺服轉臺(7)的回轉體的端面上，連接件(6)的上端面開有偏心孔，圓柱銷(5)的一端固定在連接件(6)的偏心孔內，圓柱銷(5)的另一端插入圓柱檢棒(4)的端面槽內，非接觸位移傳感器A (8)和非接觸位移傳感器B (9)通過支架固定在底座(I)上，非接觸位移傳感器A (8)和非接觸位移傳感器B (9)的測頭對準圓柱檢棒⑷。
2.根據權利要求1所述的空氣主軸傾斜誤差測量裝置，其特征在于，所述精密伺服轉臺(7)的回轉軸線與空氣主軸(3)的回轉軸線重合，圓柱銷(5)的外徑與圓柱檢棒(4)的端面槽為松的動配合，精密伺服轉臺(7)通過連接件(6)偏心孔內的圓柱銷(5)帶動圓柱檢棒⑷及空氣主軸⑶同軸回轉。
3.根據權利要求1所述的空氣主軸傾斜誤差測量裝置，其特征在于，非接觸位移傳感器A(S)和非接觸位移傳感器B(9)采用高精度光纖位移傳感器，也可以采用與空氣主軸(3)及圓柱檢棒(4)直徑相適應的其他高精度非接觸位移傳感器。
4.一種利用上述空氣主軸傾斜誤差測量裝置進行空氣主軸傾斜誤差測量方法，其特征在于，按照以下步驟具體實施: 步驟1:首先調整精密伺服轉臺(7)與空氣主軸(3)的回轉軸線重合，將非接觸位移傳感器A(S)和非接觸位移傳感器B(9)的測頭對準圓柱檢棒(4)，調整時傳感器支架固定在伺服轉臺(7)的回轉體端面上，空氣主軸(3)靜止不動，伺服轉臺(7)從O度轉180度，根據非接觸位移傳感器A (8)和B (9)的讀數，調整伺服轉臺支座(10)在底座⑴上的安裝位置及方向，反復調整直到伺服轉臺⑵轉動過程中非接觸位移傳感器A(S)和B(9)的讀數變化達到最小，即達到伺服轉臺(7)與空氣主軸(3)回轉軸線重合，調整完成后將傳感器支架從伺服轉臺(7)的回轉體端面上卸下； 步驟2:將圓柱銷(5)的一端插入并固定在連接件(6)的偏心孔內，將圓柱銷(5)的另一端對準圓柱檢棒⑷的端面槽，然后將連接件(6)移動到精密伺服轉臺(7)的回轉體的端面中心并固定； 步驟3:將非接觸位移傳感器A(S)和非接觸位移傳感器B(9)的支架固定在底座(I)上，精密伺服轉臺(7)回轉并通過連接件(6)、圓柱銷(5)帶動與空氣主軸(3)同步回轉，即可進行空氣主軸傾斜誤差測量。
【文檔編號】G01B21/22GK104197887SQ201410275716
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】黃玉美, 趙川, 楊新剛, 張龍飛 申請人:紹興紹力機電科技有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
