一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測裝置及檢測方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于具有擺動軸與回轉(zhuǎn)軸串聯(lián)的回轉(zhuǎn)運動機械的幾何精度檢測設備技術(shù)領域，具體涉及一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測裝置，本發(fā)明還涉及一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機器中具有一個擺動、一個回轉(zhuǎn)串聯(lián)的兩個軸線相交的運動軸情況很多，如數(shù)控機床中的擺動軸A軸(或B軸)和電主軸。相交的兩個軸線在一個平面內(nèi)，即兩個軸線共面，擺動軸與回轉(zhuǎn)軸軸線共面度偏差對機器整機的幾何精度有重要影響，同時共面度檢測對機器的裝配、磨損修復等具有重要指導意義。國際檢測標準ISO 10791-2給出了一種機床主軸 S 與擺動軸 A軸(checking that the spindl S and A-axis head rotat1n shallbe the same plane CG5)共面度檢測方法，檢測中利用了機床的X軸運動，機床本身是工作機械而不是測量裝置，其精度和磨損都將影響檢測準確性，因此檢測精度受到機床其他運動軸精度的制約，且該方法不能用于擺動軸與回轉(zhuǎn)軸串聯(lián)部件裝配、磨損修復時的軸線共面度檢測(因為此時沒有機床其他軸運動可利用)。目前尚缺乏專門適用于整機、裝配、磨損修復中擺動軸與主軸軸線共面度檢測的高精度檢測裝置，無法直接使用檢測裝置實施該方面的精度檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測裝置，解決了現(xiàn)有擺動軸與主軸軸線共面度檢測精度受其他運動軸精度制約的問題。
[0004]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測方法，可準確檢測擺動軸與主軸軸線共面度檢測和部件裝配、磨損修復時的共面度檢測。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測裝置，由標準檢棒、第一非接觸位移傳感器、第二非接觸位移傳感器、第一三維移動微調(diào)機構(gòu)、第二三維移動微調(diào)機構(gòu)及測量轉(zhuǎn)臺組成；測量轉(zhuǎn)臺包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體和力矩電機，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體下端與力矩電機的轉(zhuǎn)子固定連接，力矩電機的殼體固定在待測裝置的工作臺上；標準檢棒與待測裝置的主軸組件回轉(zhuǎn)體同軸固定連接；第一三維移動微調(diào)機構(gòu)和第二三維移動微調(diào)機構(gòu)都固定在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體的臺面上；第一非接觸位移傳感器的支架安裝在第一三維移動微調(diào)機構(gòu)的上面，第二非接觸位移傳感器的支架安裝在第二三維移動微調(diào)機構(gòu)的上面，第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的測頭都正對著標準檢棒。
[0006]第一三維移動微調(diào)機構(gòu)和第二三維移動微調(diào)機構(gòu)采用標準的可進行X、Y、Z位移調(diào)整的三維微調(diào)機構(gòu)。
[0007]本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:使用上述檢測裝置檢測擺動軸與主軸軸線共面度的方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1，將待測裝置除擺動軸與主軸以外的其他運動軸全部鎖緊；
[0009]步驟2，檢測出測量轉(zhuǎn)臺軸線相對主軸軸線的安裝傾斜偏差」9CY；
[0010]步驟3，進行擺動軸與主軸軸線共面度檢測，按照以下步驟實施:
[0011]步驟3-1，將擺動軸順時針轉(zhuǎn)動90度，使主軸前端指向X軸的一端，調(diào)整第一三維移動微調(diào)機構(gòu)使第一非接觸位移傳感器的測頭在XZ平面內(nèi)沿Z軸方向?qū)蕵藴蕶z棒的最大直徑，記錄此時第一非接觸位移傳感器的讀數(shù)δ 6_1;
[0012]步驟3-2，將擺動軸旋轉(zhuǎn)180度，使主軸前端指向X軸的另一端；
[0013]步驟3-3，將測量轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)180度，使第一非接觸位移傳感器的測頭隨測量轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，并再次對準標準檢棒，再次記錄第一非接觸位移傳感器的讀數(shù)δ 6_2;
[0014]步驟3-4，按照公式(I)得到擺動軸軸線與主軸軸線的共面度偏差e ;
[0015]e = (δκ-δΗ)/〗土LxX Z 9CY (I)
[0016]式中，Lx為第一非接觸位移傳感器和擺動軸軸線間沿X軸方向的距離，」0^為步驟2計算出的安裝傾斜偏差。
[0017]其中，步驟2具體包括以下子步驟:
[0018]步驟2-1，轉(zhuǎn)動擺動軸，使主軸的軸線平行于Z軸方向；
[0019]步驟2-2，調(diào)整第一三維移動微調(diào)機構(gòu)和第二三維移動微調(diào)機構(gòu)的位置，使第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的測頭均在XZ平面內(nèi)沿X軸方向?qū)蕵藴蕶z棒的最大直徑，兩個測頭在Z軸方向的間隔距離為Lz;
[0020]步驟2-3，調(diào)整測量轉(zhuǎn)臺的位置及擺動軸的方向，使測量轉(zhuǎn)臺在360度的轉(zhuǎn)動中第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的讀數(shù)變化最小，然后設置第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的讀數(shù)均為零；
[0021]步驟2-4，將測量轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動180度，然后記錄第一非接觸位移傳感器的讀數(shù)δ 6和第二非接觸位移傳感器的讀數(shù)S8，用公式(2)求出測量轉(zhuǎn)臺軸線相對主軸軸線的安裝傾斜偏差」Θ Ct;
[0022]Z Gcy= (δ 6- δ 8) /Lz (2)
[0023]式中，Lz為兩個測頭在Z軸方向的間隔距離。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明檢測裝置的測量轉(zhuǎn)臺采用高精度力矩電機直接驅(qū)動，測量裝置本身精度高；本發(fā)明檢測方法在檢測時將機器的其他運動軸全部鎖緊，不受被測機器其他軸的運動的影響；測量前先測量出測量轉(zhuǎn)臺軸線相對主軸軸線的安裝傾斜偏差，將安裝誤差在測量值中扣除，因此本發(fā)明的測量精度高。由于本發(fā)明的測量沒有利用被測軸之外的機器其他軸的運動，因此其檢測方法和檢測裝置可以應用于擺動軸組件和主軸組件組成的部件的裝配檢測、磨損修復檢測，可為裝配和修復提供科學的指導依據(jù)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的被檢測對象的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的被檢測對象的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0027]圖3是本發(fā)明檢測裝置與被檢測對象的組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明檢測方法的過程示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明檢測方法的擺動軸軸線與主軸軸線的共面度偏差示意圖。
[0030]圖中，1.擺動軸組件殼體，2.擺動軸組件回轉(zhuǎn)體，3.主軸組件殼體，4.軸組件回轉(zhuǎn)體，5.準檢棒，6.第一非接觸位移傳感器，7.第一三維移動微調(diào)機構(gòu)，8.第二非接觸位移傳感器，9.第二三維移動微調(diào)機構(gòu)，10.轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體，11.力矩電機。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0032]本發(fā)明提供了一種擺動軸與主軸軸線共面度檢測裝置，該檢測裝置的檢測對象為擺動軸組件和主軸組件串聯(lián)組成的部件，擺動軸組件包括擺動軸殼體和擺動軸回轉(zhuǎn)體，主軸組件包括主軸殼體和主軸回轉(zhuǎn)體；擺動軸殼體固定在機床的滑臺上，主軸殼體固定在擺動軸回轉(zhuǎn)體上。
[0033]該檢測裝置由標準檢棒、第一非接觸位移傳感器、第二非接觸位移傳感器、第一三維移動微調(diào)機構(gòu)、第二三維移動微調(diào)機構(gòu)及測量轉(zhuǎn)臺組成；測量轉(zhuǎn)臺包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體和力矩電機，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體下端與力矩電機的轉(zhuǎn)子固定連接，力矩電機的殼體固定在待測裝置的工作臺上；標準檢棒與待測裝置的主軸組件回轉(zhuǎn)體同軸固定連接；第一三維移動微調(diào)機構(gòu)和第二三維移動微調(diào)機構(gòu)都固定在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)體的臺面上；第一非接觸位移傳感器的支架安裝在第一三維移動微調(diào)機構(gòu)的上面，第二非接觸位移傳感器的支架安裝在第二三維移動微調(diào)機構(gòu)的上面，第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的測頭都正對著標準檢棒。
[0034]第一三維移動微調(diào)機構(gòu)和第二三維移動微調(diào)機構(gòu)采用標準的可進行X、Y、Z位移調(diào)整的三維微調(diào)機構(gòu)。
[0035]本發(fā)明還提供了使用上述檢測裝置檢測擺動軸與主軸軸線共面度的方法，包括如下步驟:
[0036]步驟1，將待測裝置除擺動軸與主軸以外的其他運動軸全部鎖緊；
[0037]步驟2，檢測出測量轉(zhuǎn)臺軸線相對主軸軸線的安裝傾斜偏差」Θ ?，按照以下步驟實施:
[0038]步驟2-1，轉(zhuǎn)動擺動軸，使主軸的軸線平行于Z軸方向；
[0039]步驟2-2，調(diào)整第一三維移動微調(diào)機構(gòu)和第二三維移動微調(diào)機構(gòu)的位置，使第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的測頭均在XZ平面內(nèi)沿X軸方向?qū)蕵藴蕶z棒的最大直徑，兩個測頭在Z軸方向的間隔距離為Lz;
[0040]步驟2-3，調(diào)整測量轉(zhuǎn)臺的位置及擺動軸的方向，使測量轉(zhuǎn)臺在360度的轉(zhuǎn)動中第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的讀數(shù)變化最小，然后設置第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的讀數(shù)均為零；
[0041]步驟2-4，將測量轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動180度，然后記錄第一非接觸位移傳感器的讀數(shù)δ 6和第二非接觸位移傳感器的讀數(shù)S8，用公式(2)求出測量轉(zhuǎn)臺軸線C相對主軸軸線S的安裝傾斜偏差」Θ CY；
[0042]」ΘCY= ( δ 6— δ 8) /Lz (2)
[0043]式中，LzS第一非接觸位移傳感器和第二非接觸位移傳感器的兩個測頭在Z軸方向的間隔距離。
[0044]步驟3，進行擺動軸與主軸軸線共面度檢測，按照以下步驟實施:
[0045]步驟3-1，將擺動軸順時針轉(zhuǎn)動90度，使主軸前端指向X軸的一端，調(diào)整第一三維移動微調(diào)機構(gòu)使第一非接觸位移傳感器的測頭在XZ平面內(nèi)沿Z軸方向?qū)蕵藴蕶z棒的最大直徑，記錄此時第一非接觸位移傳感器的讀數(shù)δ 6_1;
[0046]步驟3-2，將擺動軸旋轉(zhuǎn)180度，使主軸前端指向X軸的另一端；
[0047]步驟3-3，將測量轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)180度，使第一非接觸位移傳感器的測頭隨測量轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，并再次對準標準檢棒，再次記錄第一非接觸位移傳感器的讀數(shù)δ 6_2;
[0048]步驟3-4，按照公式(I)得到擺動軸軸線與主軸軸線的共面度偏差e ;
[0049]e = (δκ-δΗ)/〗土LxX Z 0CY (I)
[0050]式中，Lx為第一非接觸位移傳感器和擺動軸軸線間沿X軸方向的距離，」為步驟2計算出的安裝傾斜偏差。
[0051]本發(fā)明的檢測裝置和檢測方法可以用于擺動軸組件和主軸組件串聯(lián)的兩個正交軸線的共面度檢測，如可以用于機床A軸與主軸的共面度檢測，也可以用于機床B軸與主軸的共面度檢測，還可用于其他機器(如機器人)的一個擺動、一個回轉(zhuǎn)串聯(lián)的兩個正交軸線的共面度檢測。
[0052]上述的檢測裝置和測量方法可以應用于擺動軸組件和主軸組件組成的部件的裝配檢測、磨損修復檢測，這時將擺動軸組件殼體和力矩電機的殼體固定在同一物體上即可。
[0053]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖中的坐標系采用機床標準坐標系O
[0054]本實施例的檢測對象由擺動軸組件和主軸組件組成，如圖1和圖2所示，，B表示擺動軸組件的回轉(zhuǎn)軸線，S表示主軸組