一种回转体零件加工精度快速自动测量装置以及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种回转体零件加工精度快速自动测量装置以及方法，包括一个基座，在所述的基座上设有上下可调的支撑平台，支撑平台的顶部安装一个对工件外表面进行测量的非接触式测量系统；所述的非接触式测量系统能沿着X轴、Z轴方向移动，同时还可以绕X轴方向转动；在支撑平台的内部安装有驱动工件旋转的桶形回转机构，在桶形回转机构的内部安装有对工件内表面进行测量的接触式测量系统，桶形回转机构的顶部安装有对工件进行夹持的夹持装置；所述的接触式测量系统能沿着Z轴、Y轴方向移动；接触式测量系统和非接触式测量系统与控制系统以及数据处理系统相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及测量仪器制造和测量
，具体涉及一种回转体零件加工精度快速自动测量装置以及方法。
技术介绍
随着机械加工精密化要求的不断提升，对回转体零件加工精度要求也越来越高，大连理工大学研制了一台对旋转体类零件在一次安装的条件下对其内、外轮廓的全部几何参数及轮廓度误差进行检测的精密仪器，该仪器使用传感器实现了对组合型复杂旋转体类零件的高精度测量(见文献：王永青,林盛,于雷,贾振元.复合材料薄壁回转体零件锥度在机测量系统研究.大连理工大学学报，2010(3).50(2).)。长春理工大学的教授利用线阵CCD-TCD2901D搭建了能够精确测量回转体直径尺寸的测量系统(见文献：孙志朋.大零件直径与圆度误差检测技术研究.长春理工大学硕士学位论文，2012.3)。相比接触式测量，视觉测量精度不高，单一地采用视觉测量方法无法保证对一些精密器件的测量精度要求。国内、外将回转体工件测量技术主要建立在三坐标测量机基础上，但对于回转体的测量，三坐标测量机是通过X轴、Y轴、Z轴三个方向上移动测头接触工件，完成对工件的测量(见专利号CN101769704A)。刘炳华专利技术的一种三坐标测量机防碰撞机构改进了X向运动机构(见专利号CN202033017U)，但这些运动部件在三个方向上的运动误差使得测量结果不够精确，而且也不能对工件的内外表面同时测量。改进的三坐标测量机(见专利号CN204165520U)虽然提高了测试精度和测量的准确性，但是其采用带轮和皮带驱动支撑水平桥的主从活动臂运动，使得系统整体刚性下降，且也没考虑对工件内外表面加工精度的同时测量。三坐标测量机中的运动部件都需要依靠导轨滑座才能完成测量任务，采用普通的滑动导轨或者滚动导轨，其摩擦阻力较大，对导轨磨损较为严重，当测量机在低速状态下工作时容易导致爬行现象的发生，林芝全等人专利技术的花岗岩导轨装置及三坐标测量机通过轴承完成往复运动(见专利号CN201983775U)，而Z向运动机构质量很大，长期使用会造成轴承的磨损，不利用测量机构长期稳定高效率的工作，对测量机测量精度和速度的提高也产生一定的限制。传统的三坐标测量机的测量设备通常是固定在沿Z方向上下移动的滑动座上,但在测量设备的重力作用下滑动座不能准确的到达指定的测量位置,从而造成三坐标测量机测量数据失真。陈书涛等人专利技术的气动平衡装置及三坐标测量机(见专利号CN201983771U)在一定程度上解决了这个问题，但由于是采用气动平衡，对于加工精度的测量还不够精确。邓海洋等人专利技术的面向数控车床的零件加工精度在线检测系统及检测方法(见专利号CN102785128A)虽然能实现工件的在线测量，但同样不能实现工件内外表面加工精度同时测量。周长峰等人专利技术的三坐标测量机翻转测台(见专利号CN203432563U)虽然能实现一次装夹工件就能完成内外表面加工精度测量，但不能同时进行内外表面加工精度的测量，效率低，且翻转过程没有保护装置，且占地面积增大。杨雪荣等人专利技术的一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置(见专利号CN202599371U)所采用的是将视觉传感器固定在横梁安装板上，不能实时监控测量机的测量过程，不能实时灵活方便地进行方向和位置调整。
技术实现思路
本专利技术设计了一种低成本高精度可以同时对回转体零件内外表面进行加工精度快速自动测量的装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种回转体零件加工精度快速自动测量装置，包括一个基座，在所述的基座上设有上下可调的支撑平台，所述的支撑平台的顶部安装一个对工件外表面进行测量的非接触式测量系统；所述的非接触式测量系统能沿着X轴、Z轴方向移动，同时还能绕X轴方向转动；在支撑平台的内部安装有驱动工件旋转的桶形回转机构，在桶形回转机构的内部安装有对工件内表面进行测量的接触式测量系统，桶形回转机构的顶部安装有对工件进行夹持的夹持装置；所述的接触式测量系统能沿着Z轴、Y轴方向移动；所述的接触式测量系统和非接触式测量系统与控制系统以及数据处理系统相连。进一步的，所述的非接触式测量系统包括X向运动机构、Z向运动机构I和非接触式测量部件，Z向运动机构I安装在X向运动机构上，跟随X向运动机构做X向运动；所述的非接触式测量部件安装在Z向运动机构I上，跟随Z向运动机构I做Z向运动，同时非接触式测量部件做回转运动。进一步的，所述的X向运动机构包括静止的龙门式立柱；所述的龙门式立柱固定在支撑平台上，龙门立柱的左、右顶端安装空气静压导轨，空气静压导轨气浮块与X向滚珠丝杠副固连，滚珠丝杠副与一个横梁固连；驱动电机驱动X向滚珠丝杠做回转运动，带动X向滚珠丝杠副做X向运动，从而带动空气静压导轨气浮块和横梁做X向运动，Z向运动机构I通过安装板安装在横梁上，跟随横梁做X向运动。进一步的，所述的Z向运动机构I主要由中空的Z向主轴I、Z向运动导向光杆、Z向运动限位装置、驱动机构、固定框架、Z向运动机构I安装板；安装在固定框架顶部的驱动机
构驱动Z向滚珠丝杠I运动，Z向滚珠丝杠I两侧安装Z向运动导向光杆进行导向，从而提高Z向导向精度。滚珠丝杠驱动外测量Z向滚珠丝杠副I Z向运动，Z向滚珠丝杠副I与中空的Z向主轴I固连，从而实现中空的Z向主轴I的Z向运动；中空的Z向主轴I上安装有光栅读数头，固定框架上贴附固定光栅尺用于测量Z向位移。进一步的，所述的非接触式测量部件由非接触式测头和测头回转体组成；非接触式测头安装在测头回转体上，转动测头回转体调整非接触式测头的探测方向使与被测零件的测量表面保持垂直；测头回转体安装在中空的Z向主轴I上，通过中空的Z向主轴I的Z向运动带动非接触式测头Z向运动；依靠工件的回转运动、X向运动机构、Z向运动机构I的配合调节即可实现外部非接触式测量系统的测头非接触式测量。进一步的，所述的接触式测量系统包括Z向运动机构II、Y向运动机构和接触式测量部件；Y向运动机构安装在Z向运动机构II上，在Z向运动机构II的驱动下沿Z轴运动；所述的接触式测量部件安装在Y向运动机构上，实现对工件内表面的测量。进一步的，所述的Z向运动机构II包括“T”型Z向轴套和驱动机构；所述的驱动机构带动Z向滚珠丝杠II驱动套在Z向主轴II上的“T”型Z向轴套上下运动。进一步的，所述的驱动机构的主轴与Z向主轴II不同轴，在驱动机构在内测量Z向主轴II的两侧分别有两根固定在基座上的卸荷导向光杆，在卸荷导向光杆的顶端用一限位横梁刚性联结，卸荷导向光杆限位横梁作为驱动螺母和从动螺母运动的限位机构；驱动螺母和从动螺母与“T”型Z向轴套固结在一起；内测量机构驱动螺母和从动螺母在卸荷导向光杆上滑动，在“T”型Z向轴套内部上下各装有平衡气垫，由驱动机构驱动内测量Z向滚珠丝杠II回转运动来带动驱动螺母产生的弯矩就会作用在卸荷导向光杆上，卸荷导向光杆产生反向力使弯矩平衡，卸荷导向光杆与基座刚性连接，弯矩就通过卸荷导向光杆传给基座，从而实现卸荷目的。进一步的，在所述的导向光杆的顶部安装有防坠落保护盘，防坠落保护盘上开有槽，用于内测量结构运动部件做升降和移动。进一步的，所述的Y向运动机构由滚珠直线导轨、滚珠直线导轨滑块、驱动机构组成，所述的滚珠直线导轨固定安装在“T”型Z向轴套的连接板上，内测量Y向滚珠丝杠副与滚珠直线导轨滑块连接在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转体零件加工精度快速自动测量装置，其特征在于：包括一个基座，在所述的基座上设有上下可调的支撑平台，所述的支撑平台的顶部安装一个对工件外表面进行测量的非接触式测量系统；所述的非接触式测量系统能沿着X轴、Z轴方向移动，同时还能绕X轴方向转动；在支撑平台的内部安装有驱动工件旋转的桶形回转机构，在桶形回转机构的内部安装有对工件内表面进行测量的接触式测量系统，桶形回转机构的顶部安装有对工件进行夹持的夹持装置；所述的接触式测量系统能沿着Z轴、Y轴方向移动；所述的接触式测量系统和非接触式测量系统与控制系统以及数据处理系统相连。

【技术特征摘要】
1.一种回转体零件加工精度快速自动测量装置，其特征在于：包括一个基座，在所述的基座上设有上下可调的支撑平台，所述的支撑平台的顶部安装一个对工件外表面进行测量的非接触式测量系统；所述的非接触式测量系统能沿着X轴、Z轴方向移动，同时还能绕X轴方向转动；在支撑平台的内部安装有驱动工件旋转的桶形回转机构，在桶形回转机构的内部安装有对工件内表面进行测量的接触式测量系统，桶形回转机构的顶部安装有对工件进行夹持的夹持装置；所述的接触式测量系统能沿着Z轴、Y轴方向移动；所述的接触式测量系统和非接触式测量系统与控制系统以及数据处理系统相连。2.如权利要求1所述的回转体零件加工精度快速自动测量装置，其特征在于：所述的非接触式测量系统包括X向运动机构、Z向运动机构I和非接触式测量部件，Z向运动机构I安装在X向运动机构上，跟随X向运动机构做X向运动；所述的非接触式测量部件安装在Z向运动机构I上，跟随Z向运动机构I做Z向运动，同时非接触式测量部件做回转运动。3.如权利要求2所述的回转体零件加工精度快速自动测量装置，其特征在于：所述的X向运动机构包括静止的龙门式立柱；所述的龙门式立柱固定在支撑平台上，龙门立柱的左、右顶端安装空气静压导轨，空气静压导轨气浮块与X向滚珠丝杠副固连，滚珠丝杠副与一个横梁固连；驱动电机驱动X向滚珠丝杠做回转运动，带动X向滚珠丝杠副做X向运动，从而带动空气静压导轨气浮块和横梁做X向运动，Z向运动机构I安装板安装在横梁上，跟随横梁做X向运动；或所述的Z向运动机构I主要由中空的Z向主轴I、Z向运动导向光杆、Z向运动限位装置、驱动机构和固定框架组成；安装在固定框架顶部的驱动机构驱动Z向滚珠丝杠I运动，Z向滚珠丝杠I两侧安装Z向运动导向光杆进行导向；滚珠丝杠驱动外测量Z向滚珠丝杠副I Z向运动，Z向滚珠丝杠副I与中空的Z向主轴I固连，从而实现中空的Z向主轴I的Z向运动；中空的Z向主轴I上安装有光栅读数头，固定框架上贴附固定光栅尺用于测量Z向位移。4.如权利要求2所述的回转体零件加工精度快速自动测量装置，其特征在于：所述的非接触式测量部件由非接触式测头和测头回转体组成；非接触式测头安装在测头回转体上，转动测头回转体调整非接触式测头的探测方向使与被测零件的测量表面保持垂直；测头回转体安装在中空的Z向主轴I上，通过中空的Z向主轴I的Z向运动带动非接触式测头Z向运动；依靠工件的回转运动、X向运动机构、Z向运动机构I的配合调节即可实现外部非接触式测量系统的测头非接触式测量。5.如权利要求1所述的回...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐委校，刘锦，宋清华，王康，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37