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專利名稱：數控機床圓軌跡運動誤差測試儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及用機械方法為特征的計量設備，尤其是一種圓軌跡運動誤差的測試儀。
數控機床、三座標測量機等，在現代機械制造工業中有著越來越廣泛的應用，研究如何檢測它們圓軌跡運動誤差的問題也就越來越迫切。目前，傳統的國外數控機床圓軌跡運動誤差測試儀，其結構如

圖1所示，將兩磁支座5分別連接至所需檢測機床(或測量機)的主軸和工作臺上，然后將儀器上兩測球分別置在兩磁支座的錐形孔內，此時一個測球1的球心座標A定義為(0，0，0)，另一個測球1′的球心座標B為(x，y，z)，則兩個球心點的距離R=x2+y2+z2]]>;通過數控系統使B點繞A點作一圓軌跡運動。由于實際機構存在誤差，則B點的實際座標為(x+△x，y+△y，z+△z)，因為對理論座標(x，y，z)有偏差，則實際距離與理論距離之差ΔR=(x+Δx)2+(y+Δy)2+(z+Δz)2-x2+y2+z2]]>。測試儀上的傳感器2是用來接收△R信號，通過對△R的信息處理，可診斷出被測對象的誤差源。通過對該測試儀的分析，它存在下述問題1.如圖1所示，整體式彈性位移機構3其作用是獲取位移△R的信息，同時能消除扭轉的力矩對軸向位移的影響。因此要求具有小的軸向剛度和大的扭轉剛度，且要求彈性件C、D、E、F處的壁厚尺寸薄、要求完全對稱與一致，以及各內圓的表面質量一致，因此造成制造的難度;同時，由于采用整體式結構，整個彈性件必須選用高彈性的合金鋼，增加了制造成本。
2.如圖2所示，磁支座5采用整體式永磁體結構，它由永磁體8、聚磁體7、底座6組成，無隔磁或消磁裝置。如果測試裝置安裝時，由于磁力的作用，會造成測球與磁支座碰撞，影響測球表面質量，以致影響測試精度;拆卸時，由于磁力緊吸測球，必須用較大的力才能使其分離。
3.如圖1所示，傳感器2的測頭插入連接螺釘4孔中與其內端面接觸而相連接，由于它與測頭接觸，需要精密加工孔的內端面，故又增加了加工難度與成本。
本發明目的是提供一種采用組裝式平行簧片機構，帶隔磁機構的磁支座及采用傳感器測頭與連接螺釘外端面接觸的連接方式，從而達到克服上述傳統的測試儀所存在的問題。
本發明采用的技術方案是它包括由測球、連接螺釘、彈性位移機構和加長桿組成的可伸縮雙球測試部件，傳感器及磁支座部件。可伸縮雙球測試部件中的彈性位移機構采用組裝式平行簧片機構，它包括“T”形板、金屬板、在其兩側各懸掛由兩夾板夾緊的簧片、夾板上的銅套分別用來引導連接螺釘、傳感器的測量桿。傳感器的測頭穿過“T”形板的孔與連接螺釘的外端面接觸連接，限程銷插入“T”形板底部孔中。磁支座部件采用可隔磁的磁支座。
本發明與現有技術相比其優點是可伸縮雙球測試部件中，由整體式彈性位移機構改為組裝式平行簧片機構;整體式永磁體磁支座改為可隔磁的磁支座;傳感器測頭與連接螺釘外端面接觸連接等，使本測試儀結構合理，制造調試容易，使用方便，成本低廉以及測量精度高等。因此，該測試儀可有效地用于測量數控機床、三座標測量機等帶有數控系統裝置的圓軌跡運動誤差，通過誤差信號處理來診斷誤差源。
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
圖1、傳統的數控機床圓軌跡運動誤差測試儀結構簡圖;
圖2、整體式永磁體磁支座結構示意圖;
圖3、本發明的數控機床圓軌跡運動誤差測試儀結構簡圖;
圖4、組裝式平行簧片機構結構圖;
圖5、可隔磁的磁支座結構圖;
圖6、可隔磁的磁支座裝配過程圖。
如圖3、圖4所示，可伸縮雙球測試部件中的組裝式平行簧片機構11是由夾板16、“T”形板17、鉚釘18、鈹青銅簧片15、銅套20、金屬板14組成。“T”形板17和金屬板14起剛性支持作用;簧片15起檢測位移作用，它通過側面的夾板16的尺寸來控制并限制彈性段的尺寸，用均勻分布的螺釘19使簧片15與夾板16成為一體，從而達到平行簧片機構具有很小的位移方向剛度和大的扭轉剛度。在夾板16上的銅套20，其作用是引導連接螺釘12、傳感器10的測量桿。限程銷13插入“T”形板17底部孔中。
如圖5、圖6所示，可隔磁的磁支座部件9其裝配過程是先將永磁體薄片23與隔磁體26裝入磁底座29內，然后將隔磁薄板24、蓋板22裝在磁底座29上用鉚釘21(采用隔磁材料)將22、24、29連成一體，再把蓋板28擰入磁底座29側面的孔中;手柄27裝在磁鐵移動機構25的轉軸上，磁底座29底面裝入與隔磁體26相接觸的彈簧30，再擰入彈簧底座31使彈簧30固定。當測試儀工作時，磁支座處于對外顯磁性狀態，此時彈簧30的作用使永磁體薄片23、隔磁體26組成的部件向上移動，上移時必須使上一塊磁塊處于隔磁薄板24之上。儀器安裝或拆卸時，利用移動機構(凸輪機構、或滑塊機構、或撥叉機構等)使23、26組成的部件向下移動，使上一塊磁塊處于隔磁薄板24之下，以達到磁路內閉合，對外不顯磁之目的，從而使測球方便地在磁支座上進行裝卸。
整個測試儀工作過程是當被測對象的工作臺相對主軸軸線作圓軌跡運動時，圓半徑距離有誤差△R，則測球1推動連接螺釘12壓縮傳感器10的測頭，從而獲得△R信息;同時使平行簧片機構11產生平移;由于簧片機構的扭轉剛度很大，故測試過程中的附加扭矩對軸向位移無影響。
權利要求
1.一種數控機床圓軌跡運動誤差測試儀，包括由測球、連接螺釘、彈性位移機構和加長桿組成的可伸縮雙球測試部件，傳感器及磁支座部件，本發明的特征是在于可伸縮雙球測試部件中的彈性位移機構采用組裝式平行簧片機構[11]，它包括“T”形板[17]、金屬板[14]，在其兩側面各懸掛由兩夾板[16]夾緊的簧片[15]，夾板[16]上的銅套[20]分別用來引導連接螺釘[12]、傳感器[10]的測量桿，傳感器[10]的測頭穿過“T”形板[17]的孔與連接螺釘[12]的外端面接觸，限程銷[13]插入“T”形板[17]底部孔中。
2.根據權利要求1所述的測試儀，其特征是磁支座部件〔9〕采用可隔磁的磁支座，它包括隔磁體〔26〕，永磁體薄片〔23〕，隔磁薄板〔24〕，蓋板〔22〕和磁底座〔29〕，磁鐵移動機構〔25〕從側面裝入隔磁體〔26〕的凹槽中，隔磁體〔26〕是由與之相接觸的彈簧〔30〕支承在磁底座〔29〕底面上。
全文摘要
一種數控機床圓軌跡運動誤差測試儀，由測球、連接螺釘、組裝式平行簧片機構、加長桿組成的可伸縮雙球測試部件，傳感器及可隔磁的磁支座部件組成。當被測對象的工作臺對主軸軸線作圓軌跡運動、圓半徑的距離有誤差時，測球推動連接螺釘壓縮傳感器的測頭，獲得誤差信息，通過對誤差信息的處理，可診斷出被測對象的誤差源。由于本測試儀的結構簡單、調試容易、成本低、精度高，可用來對如數控機床、三坐標測量機等帶有數控系統裝置圓軌跡運動誤差的測試。
文檔編號G01B7/004GK1069803SQ91108580
公開日1993年3月10日 申請日期1991年8月27日 優先權日1991年8月27日
發明者吳昭同, 楊將新, 嚴拱標, 虞文華 申請人:浙江大學