一种机床综合变形的检测装置的制作方法

本发明涉及提高机床加工精度领域，尤其针对于机床的微小误差，比如热误差。也涉及传感器的安装与调试。

背景技术：

在影响重型机床加工精度的因素当中，热误差有着很大的作用(占机床总误差40％-70％)。并且，随着加工工件的精度要求等级越高，则热误差的影响就愈发明显。因此，国内外学者在对机床热误差的研究当中投入大量精力。通常，在该研究领域，实验者需要利用温度传感器测得机床的整体温度，并利用位移传感器测得机床刀尖点的各方位的形变。测量机床系统综合变形的常用的方法是五点法。将五个位移传感器安装在自主设计的立体支架上，并将支架固定在工作台上，同时将标准芯棒安装于主轴上，用于测量主轴终端热变形。在x方向有2个位移传感器，用来测量x向的综合变形和主轴x向绕z轴的综合变形(倾斜)；y方向也设有两个位移传感器，用来测量y向综合变形和主轴y向绕z轴的综合变形(倾斜)；z方向设有一个位移传感器，用来测量主轴轴向的综合变形。

然而采用上述方法存在如下问题：(1)无法保证x方向有两个位移传感器处于同一母线上；(2)无法保证y方向有两个位移传感器处于同一母线上；(3)无法实现x方向和y方向的位移传感器夹角为90度。由于目前缺少可以避免上述问题出现的综合变形检测装置，因此发明本装置可以很有效的解决上述问题，从而实现机床综合变形的高精度测量，同时可以保证安装调试时间的大量减少，提高检测速度。

技术实现要素：

本发明的目的在于，显著提升位移传感器测量精度，并节约大量的实验安装时间。对传统上利用磁力支座安装传感器的方式重新设计，克服其不垂直、刚性不足等一系列缺点，从而保证测得热误差的准确性。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种机床综合变形的检测装置，包括：u型紧固槽1、底座2、传感器套3、面板4、滑轨5、面板6、螺旋伸缩杆7、杆套8和紧固台9；u型紧固槽1设置在底座2的一侧，u型紧固槽1通过螺栓与机床床身连接；底座2为方向结构，底座2的中间位置设有传感器套3，面板6与底座2相互垂直布置，面板6的横截面为l形；各个滑轨5沿水平方向分层布设在面板6上。螺旋伸缩杆7、杆套8和紧固台9设置在滑轨5中，螺旋伸缩杆7通过杆套8安装在紧固台9中。在螺旋伸缩杆7、传感器套3的末端处安装有位移传感器。滑轨5的外侧设有刻度尺，以保证x轴，y轴在同一母线上，即面板6上横向放置即x轴方向的位移传感器，以及面板6上竖向放置即y轴方向的位移传感器，x轴方向的位移传感器和y轴方向的位移传感器在同一个点。

用螺栓通过u型紧固槽1固定于机床床身上，把芯轴10放在方形框的中心，芯轴10位于底座2的方形框中心，芯轴10的直径为d，d为芯轴10的外圆点与面板6的内表面之间的距离，通过测量d和d值确定螺旋伸缩杆7的所在位置，通过面板6上的刻度值确定螺旋伸缩杆7的位置，从而使螺旋伸缩杆7通过芯轴10的中心。确定螺旋伸缩杆7的位置后，通过旋紧紧固台9将杆套8固定于面板6上，通过旋转螺旋伸缩杆7来调整位移传感器相对于芯轴10的距离，比如，电涡流传感器需要调整有效范围。

调整垂直于面板6的另一侧面板上的位移传感器，使得x轴方向和y轴方向上的位移传感器相互垂直，且均通过芯轴10圆截面的圆心。

由于芯轴本身属于标准件，底部光滑平整，故在传感器套3安装的位移传感器不做位置上的特别要求，只需对准芯轴底部即可。

与现有技术相比较，本发明采用的结构中，其优点是：

(1)通过面板上的刻度尺能保障x，y方向每两个传感器都在同一母线上；

(2)通过面板之间的相互垂直，确保x，y方向上的传感器夹角为90度；

(3)一体式的设计相较于传统磁力支座的方式，刚度更大，不易受其自身的变形而影响测量结果；

(4)一体式固定支座大大地节省实验安装调试时间。

附图说明

图1为变形检测装置概图；

图2为传感器紧固装置概图；

图3为变形检测装置俯视概图；

图中：1为u型紧固槽、2为底座、3为传感器套、4为面板、5为滑轨、6为面板、7为螺旋伸缩杆、8为杆套、9为紧固台、10为芯轴。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细描述。

如图1-图3所示为一种机床综合变形的检测装置。装置本身一体设计，主要分为两大部分，第一部分为装置与机床床身的紧固部分，第二部分为传感器安置部分。用螺栓通过u型紧固槽1将整个装置固定于机床工作台上，把芯轴10放在方形框的中心(如图所示芯轴10位于方形框中心)。通过测量d和d值确定螺旋伸缩杆7的所在位置，通过面板4上的刻度值确定7的位置。确定7的位置后，通过旋紧紧固台9将杆套8固定于面板6上，通过旋转螺旋伸缩杆7来调整位移传感器相对于芯轴10的距离(比如，电涡流传感器需要调整有效范围)，从而使螺旋伸缩杆7通过芯轴10的中心。接下来调整同一母线上的另一传感器，通过水平移动杆套，使得上下两传感器对应在相同的刻度上，即可说明这两个传感器在同一母线。同理调整另一面板上的位移传感器，使得同一面板上的传感器在同一母线上，不同面板上的位移传感器相互垂直，且均通过芯轴10圆截面的圆心。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种机床综合变形的检测装置，装置本身为一体设计，主要分为两大部分，第一部分为装置与机床床身的紧固部分，第二部分为传感器安置部分。包括U型紧固槽、底座、传感器套、面板、滑轨、面板、螺旋伸缩杆、杆套、紧固台。面板上分别有刻度尺以保证在同一面板上的传感器能在同一母线上。且两个面板之间相互垂直，从而能保证各个面板上不同方向的传感器也相互垂直。本发明的目的在于，显著提升位移传感器测量精度，并节约大量的实验传感器安装调试时间。对传统上利用磁力支座安装传感器的方式重新设计，克服其不同方面上不相互垂直、自身刚度不足等一系列缺点，从而保证测得热误差的准确性。

技术研发人员：刘志峰;许鑫鹏;田杨;张涛
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2018.09.26
技术公布日：2019.01.15