用于车床的接触式在线检测系统的标定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置，包括夹持轴和L型装置主体；夹持轴一端用于车床卡盘装夹，另一端与L型装置主体长侧的顶端连接，夹持轴的中轴线与L型装置主体长侧的中心线共线；L型装置主体的底端开有阶梯孔和第一孔；第一孔的中轴线、夹持轴的中轴线和L型装置主体长侧的中心线共线并均与车床主轴的回转中心重合；阶梯孔由位于上方的通孔和位于下方的第二孔构成；通孔的中轴线和第二孔的中轴线共线且与车床主轴的回转中心平行；第一孔和通孔的孔中心的连线平行于车床的横向进给方向；通孔的中轴线和第一孔的中轴线平行。该装置通过结构改进适用于两轴卧式数控车床的接触式在线检测系统。

Calibration device of on-line contact detection system for lathe

The utility model discloses a calibration device for a contact type on-line detection system of a lathe, which comprises a clamping shaft and a L-type device main body; one end of the clamping shaft is used for clamping lathe chucks; the other end is connected with the top of the long side of the L-type device main body; the central axis of the clamping shaft is in line with the center line of the long side of the L-type device main body; A stepped hole and a first hole are arranged at the bottom of the main body; the central axis of the first hole, the central axis of the clamping shaft and the center line of the long side of the main body of the L-type device are collinear and coincide with the turning center of the lathe main shaft; the stepped hole is composed of a through hole located above and a second hole located below; the central axis of the through hole and the central axis of the second hole are collinear and coincide. Parallel to the turning center of the lathe spindle; the connection between the center of the first hole and the hole of the through hole is parallel to the transverse feed direction of the lathe; the central axis of the through hole is parallel to the central axis of the first hole. The device is improved by structure and is suitable for on-line contact detection system of two axis horizontal CNC lathe.

【技术实现步骤摘要】
用于车床的接触式在线检测系统的标定装置
本技术涉及数控装备
，具体是一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置。
技术介绍
为了提高工序前定位基准的定位精度和加工效率，触发式测头的在线检测技术已经被广泛应用于数控加工过程中。然而，触发式测头的原理是依靠测球与被测工件接触产生的触发力来克服内部弹簧的预压力，进而使测头内部的闭合回路发生断路，最终发出触发信号。这样使得测球接触被测工件后要经过一段微小位移才能停止，这段位移被称作预行程误差。因此，需要在测量之前先对测头进行标定，以补偿其预行程误差。另外，由于两轴数控车床缺少一个移动自由度，因此所缺少的移动自由度方向上产生的安装误差不能用传统标定方法进行消除。目前，传统用于测头标定的装置有标准球和环规。标定方法：将测球调整至可以和标定装置的最大外圆相碰，记录此时显示的测量值，再和标定装置的出厂尺寸对比，从而得出预行程误差。但是在两轴数控车床上，一方面，标准球或者环规都具有装夹不便的缺点；另一方面，即使装夹成功，也会由于车床缺少一个移动自由度，而导致在测头对刀和标定时测球不一定能碰撞到标定装置的最大外圆，因而导致标定不准确。为纠正车床所缺移动自由度方向上的安装误差，常用以下措施：1、用直尺或卡尺等测量工具测量导轨到主轴回转中心的距离，并根据此距离调整垫片数量和厚度，使得测头系统的测球中心与主轴回转中心等高；2、使用定高尺，根据标尺显示的格数即可计算测头系统需要垫高的厚度。但是在使用触发式测头的过程中，这两种方式都不适用。前者精度不够，只是一种粗略的方法，不适合用于精确地调整车床所缺移动自由度方向上的安装误差；后者实际的测量对象是刀尖，相当于触发式测头的测球中心，也不能对其进行直接测量。申请号201210352231.X公开了一种回转体零件的截面尺寸测量方法，涉及到车床所缺移动自由度方向上的安装误差的纠正：首先利用千分尺测量回转体两不同半径截面处的精确半径；再利用所述车床测头标定其中一截面处半径，并测量出另一截面处的半径的测量值，进而得到该另一截面处测量值与实际值的误差；最后，利用该误差及两半径截面处的精确半径，计算得到测球中心的偏离误差。但是这种方法只能计算车床所缺移动自由度方向上的安装误差的径向分量，并不能计算出该移动自由度方向上的全部的安装误差，也不能进行测头的预行程误差标定。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置。本技术解决所述标定装置技术问题的技术方案是，提供一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置，其特征在于该标定装置包括夹持轴和L型装置主体；所述夹持轴为圆柱体，其一端用于车床卡盘装夹，另一端与L型装置主体长侧的顶端连接，夹持轴的中轴线与L型装置主体长侧的中心线共线；所述L型装置主体的底端开有阶梯孔和第一孔；所述第一孔的中轴线、夹持轴的中轴线和L型装置主体长侧的中心线共线并均与车床主轴的回转中心重合；所述阶梯孔由位于上方的通孔和位于下方的第二孔构成；通孔的中轴线和第二孔的中轴线共线且与车床主轴的回转中心平行；第一孔和通孔的孔中心的连线平行于车床的横向进给方向；通孔的中轴线和第一孔的中轴线平行；第一孔和通孔的半径相同。与现有技术相比，本技术有益效果在于：1、该标定装置在传统环规和标准球的基础上进行了改进，适用于两轴卧式数控车床的接触式在线检测系统，对结构进行了如下改进：(1)设计一个阶梯孔(由通孔和第二孔构成)、第一孔和一个距离，其目的在于增加标定装置的已知尺寸，以便根据测量值和已知值之间的复杂几何关系，求解误差。而现有环规和标准球均只含有一个已知尺寸，在两轴数控车床上无法准确标定出X+向预行程误差，根本无法标定车床所缺移动自由度方向上的安装误差。(2)设计L型装置主体为平面，而传统环规和标准球外轮廓为弧形，不便于存放。(3)设计L型装置主体而非方体，可以减小占用的空间，节省材料，同时可以避免可能出现的干涉。(4)设计圆柱形夹持轴，便于车床三爪卡盘夹持，解决了传统标定装置在两轴数控车床安装不便的问题。而传统环规在车床上安装时会破坏外圆表面的光洁度，传统标准球在车床上安装时必须借用磁力座，增加成本。2、传统环规只含有一个安装后轴线与数控车床主轴的回转中心重合的孔，标定时只能构造一个方程，含有两个未知误差，显然不能满足标定要求。本技术在原有环规的结构形式上添加了一个阶梯孔。根据已知的孔径值、测头对孔的测量值以及一个阶梯孔和第一孔之间的几何关系，构建含有预行程误差和车床所缺移动自由度方向上的安装误差的方程并求解，从而获得测头的X+向预行程误差和车床所缺移动自由度方向上的安装误差。附图说明图1为本技术用于车床的接触式在线检测系统的标定装置一种实施例的标定装置轴测示意图；图2为本技术用于车床的接触式在线检测系统的标定装置一种实施例的标定路径图；图3为本技术用于车床的接触式在线检测系统的标定装置一种实施例的标定装置标定原理图；(1、夹持轴；2、L型装置主体；21、L型装置主体长侧；22、L型装置主体短侧；3、通孔；4、第二孔；5、第一孔)具体实施方式下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本技术提供了一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置(简称标定装置)，其特征在于该标定装置由一块材料整体加工而成，包括夹持轴1和L型装置主体2；所述夹持轴1为圆柱体，其一端用于车床卡盘装夹，固定在车床的三爪卡盘上，另一端与L型装置主体长侧21的顶端连接，夹持轴1的中轴线与L型装置主体长侧21的中心线共线；所述L型装置主体2的底端开有阶梯孔和第一孔5；所述第一孔5的中轴线、夹持轴1的中轴线和L型装置主体长侧21的中心线共线并均与车床主轴的回转中心(即Z向)重合；所述阶梯孔由位于上方的通孔3和位于下方的第二孔4构成；通孔3的中轴线和第二孔4的中轴线共线且与车床主轴的回转中心(即Z向)平行；第一孔5和通孔3的孔中心的连线平行于车床的横向进给方向(即X向)；通孔3的中轴线和第一孔5的中轴线平行且孔心距为L型装置主体2的底端长度的一半；第一孔5和通孔3的半径相同。本技术用于车床的接触式在线检测系统的标定装置的工作原理和工作流程是：车床的机床坐标系是以机床原点O为坐标系原点，遵循右手笛卡尔直角坐标系建立的由X、Y、Z轴组成的直角坐标系；在车床的机床坐标系中，X轴方向水平沿工件径向，Z轴水平沿车床主轴方向，X轴、Z轴均以使工件远离刀具的方向为正，所缺少的Y轴根据右手笛卡尔坐标系确定，以竖直向下为正；其特征在于该标定方法包括以下步骤：步骤1、将标定装置安装到车床上，其中第一孔5的中轴线、夹持轴1的中轴线和L型装置主体长侧21的中心线共线并均与车床主轴的回转中心(即Z向)重合；通孔3的中轴线和第二孔4的中轴线共线且与车床主轴的回转中心平行；第一孔5和通孔3的孔中心的连线平行于车床的横向进给方向(即X向)；夹持轴1固定在车床的三爪卡盘上，将触发式在线检测系统的测头安装到刀台上某一刀号下；第一孔5与通孔3的孔心距为已知值2a，第一孔5和通孔3的半径为已知值R，第二孔4半径为已知值r(r<R)；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置，其特征在于该标定装置包括夹持轴和L型装置主体；所述夹持轴为圆柱体，其一端用于车床卡盘装夹，另一端与L型装置主体长侧的顶端连接，夹持轴的中轴线与L型装置主体长侧的中心线共线；所述L型装置主体的底端开有阶梯孔和第一孔；所述第一孔的中轴线、夹持轴的中轴线和L型装置主体长侧的中心线共线并均与车床主轴的回转中心重合；所述阶梯孔由位于上方的通孔和位于下方的第二孔构成；通孔的中轴线和第二孔的中轴线共线且与车床主轴的回转中心平行；第一孔和通孔的孔中心的连线平行于车床的横向进给方向；通孔的中轴线和第一孔的中轴线平行；第一孔和通孔的半径相同。

【技术特征摘要】
1.一种用于车床的接触式在线检测系统的标定装置，其特征在于该标定装置包括夹持轴和L型装置主体；所述夹持轴为圆柱体，其一端用于车床卡盘装夹，另一端与L型装置主体长侧的顶端连接，夹持轴的中轴线与L型装置主体长侧的中心线共线；所述L型装置主体的底端开有阶梯孔和第一孔；所述第一孔的中轴线、夹持轴的中轴线和L型装置主体长侧的中心线共线并均与车床主轴的回转中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽冰，陈康政，李欣蕊，陈英姝，杨泽青，黄凤荣，张艳蕊，李莉，张宇，王晓倩，张俊峰，许杨，王彤，范敏，李增强，张炳寅，国艳慧，冯凯，王宁，刘建军，王梦雅，李超，吕硕颖，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12