刀架定位精度与重复定位精度检测装置的制作方法

本实用新型属于机床功能部件精度测试领域，涉及一种刀架定位精度与重复定位精度检测装置，更确切地说，本实用新型涉及一种能够对不同类型的数控卧式伺服刀架进行定位精度与重复定位精度进行测试的装置。

背景技术：

数控伺服刀架是数控机床的核心功能部件之一，其精度影响加工精度。国标

GB/T20960-2007中规定了一系列刀架精度检测指标，其中定位精度与重复定位精度指标为国内主流刀架生产企业必测项目，也是用户单位选择刀架性能的主要参考依据。

国标GB/T20960-2007对于定位精度与重复定位精度的检测方法中要求拆下刀盘。这对用户方使用一段时间后的刀架或历经可靠性试验的刀架进行几何精度检验时十分不便，且不能确保刀盘拆下后再次装回时的装配精度。其次，考虑到刀架定位精度与重复定位精度水平高的特点，对检测装置的使用操作提出了很高的要求，但是国标GB/T20960-2007中并未规定每项检测项目的具体检测装置与装置使用方法，这离实际检测应用推广仍有距离。

目前，现有专利或文献提出了安装于刀盘上的重复定位精度检测方法，包括自准直仪与正多面棱体配合的测量方法，激光干涉仪与反射镜配合的测量方法，同步轴与编码器配合的测量方法。但具体说到正多面棱体、反射镜如何安装到刀盘上，只涉及磁力座或者工装两种方式，正多面棱体或反射镜与刀盘旋转轴线的同轴度调节问题，现有文献中没有涉及，申请号为ZL201710165016.1的专利提出了同步轴安装到刀盘并调节同轴度的方法，但其调节方法只能是盲调，对于允差为4角秒的产品，盲调精度实在不高，且速度慢。综上现有技术离实际检测应用推广仍有距离。

本实用新型基于刀架用户与刀架可靠性试验角度，提出一种能够对不同类型的数控卧式伺服刀架在不拆刀盘的情况下，进行通用快速便捷的定位精度与重复定位精度检测的检测装置，并提出较详尽的检测装置使用方法，用于指导实际刀架定位精度与重复定位精度检测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是目前数控卧式伺服刀架定位精度与重复定位精度检测装置结构过于概念化，装置调试繁琐，不能对刀架进行快速便捷的定位精度与重复定位精度检测。本实用新型提供了一种能够对不同类型数控卧式伺服刀架在不拆卸刀盘的情况下，进行定位精度与重复定位精度检测的检测装置，量化检测装置的调节行程，帮助使用者快速便捷的开展定位精度与重复定位精度检测试验。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

刀架定位精度与重复定位精度检测装置由刀架试验台、检测台、定位精度与重复定位精度检测架、快速重复定位精度检测架和地平铁1组成。

技术方案中所述的刀架试验台固定于地平铁1上，刀架试验台设有被测刀架26，定位精度与重复定位精度检测架一部分架于被测刀架26上，一部分置于检测台上，检测台正对刀架试验台固定于地平铁1上，快速重复定位精度检测架安装于刀架试验台工作位正下方，固定于地平铁1上。

技术方案中所述的刀架试验台还包括刀架垫板27，刀架支撑台28，刀座32和专用检具33；被测刀架26各工位处设有刀座32，专用检具33按照实际刀具夹持方式，安装在指定刀座32上，被测刀架26固定于刀架垫板27上，刀架垫板27固定于刀架支撑台28上，刀架支撑台28固定于地平铁1上。

技术方案中所述的检测台包括检测板31、检测台垫板30和检测台底座29；检测板31上开有T型槽，检测板31四周设有沉头通孔，检测台垫板30四周相应位置处开有通孔，检测台底座29四周相应位置处开有螺纹孔，通过螺栓连接检测板31、检测台垫板30和检测台底座29。

技术方案中所述的定位精度与重复定位精度检测架包括自准直仪8、轴承与轴承座7、紧固端盖6、棱体紧固螺栓5、二十四面棱体9、涨紧套20、外轴盘15、俯仰微调螺旋测微仪4、同轴度粗调块17、同轴度微调螺旋测微仪11、同轴度微调支架12、同轴度底座10、同轴度底座T型槽14；

同轴度底座10安装于刀座32上；

同轴度粗调块17固定于同轴度底座T型槽14上；同轴度微调支架12均匀分布固定在同轴度底座10上，同轴度微调支架12上设有同轴度微调螺旋测微仪11；

外轴盘15一端固定于同轴度粗调块17上，另一端固定于轴承与轴承座7上，轴承与轴承座7固定于检测台中的检测板31上；涨紧套20间隙配合套入外轴盘15中；二十四面棱体9间隙配合套于涨紧套20外侧；棱体紧固螺栓5依次穿过紧固端盖6、二十四面棱体9和外轴盘15，使得紧固端盖6、二十四面棱体9和外轴盘15三者连接；

外轴盘15靠近同轴度粗调块17侧设有俯仰微调螺旋测微仪4；自准直仪8固定于检测板31上，自准直仪8检测镜头指向二十四面棱体9。

技术方案中所述的快速重复定位精度与偏移检测部分包括点激光传感器3和点激光传感器支架2；点激光传感器支架2固定于地平铁1上；点激光传感器3固定于点激光传感器支架2上，点激光传感器3激光能够垂直照射到被测刀架26工作位的专用检具33上。

一种刀架定位精度与重复定位精度检测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：安装被测刀架26于刀架垫板27上；

步骤二：根据被测刀架26中心高，调整检测台垫板30高度，安装检测台；

步骤三：将数控卧式伺服刀架定位精度与重复定位精度检测分为两部分：定位精度与重复定位精度检测、快速重复定位精度检测。

步骤三中所述定位精度与重复定位精度检测包括以下操作步骤：

1.1根据被测刀架26的刀位号，确定同轴度底座10上夹紧杆25的间隔角度，并将同轴度底座10安装于刀盘上；

1.2旋转二十四面棱体9，使得二十四面棱体9基面对应于相应刀位号；

1.3安装同轴度粗调块17、外轴盘15、涨紧套20、二十四面棱体9、同轴度微调螺旋测微仪11、紧固端盖6；

1.4通过打表法检测外轴盘15径向圆跳动，通过同轴度粗调块17粗调，通过同轴度微调螺旋测微仪11微调；

1.5当外轴盘15径向圆跳动小于15微米，安装轴承与轴承座7；

1.6调整自准直仪8，使自准直仪8与二十四面棱体9相应面对焦；

1.7根据自准直仪8沿刀架轴向方向示值，旋转棱体紧固螺栓5，粗调二十四面棱体9垂直度，旋转俯仰微调螺旋测微仪4，微调二十四面棱体9垂直度；

1.8当二十四面棱体9垂直度小于10角秒时，开始定位精度与重复定位精度检测试验；

1.9根据国标GB/T20960-2007规定的试验方法旋转刀架；

1.10记录数据并分析刀架可靠性与定位精度与重复定位精度保持性的关系。

步骤三中所述快速重复定位精度检测，包括以下操作步骤：

2.1在刀座上安装专用检具33；

2.2安装点激光传感器支架2与点激光传感器3，使得刀架转动不与点激光传感器3干涉；

2.3调节点激光传感器3激光发射点，直到点激光传感器3有读数；

2.4开始试验，根据国标GB/T20960-2007规定的重复定位精度、刀座在工作位置的偏移试验方法旋转刀架；

2.5记录数据并分析刀架可靠性与重复定位精度保持性的关系。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度的检测装置，能对不同类型的数控卧式伺服刀架在不拆卸刀盘的情况下，进行通用性的快速便捷简单的定位精度和重复定位精度检测。

2.本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度的检测装置，能够量化定位精度和重复定位精度检测装置在调试过程的调试量，方便使用者加快调节检测装置。

3.本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度的检测装置，不限制被测刀架型号、刀位数、中心高、安装尺寸，属于通用性几何精度的检测装置。

4.本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度的检测装置给出了检测装置的使用方法，规范检测装置使用流程，解决了现有技术使用方法不明确的缺陷，使刀架定位精度与重复定位精度检测应用实际化。

5.本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度的检测装置考虑了实际加工误差，其调节装置更具容错力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置整体轴视图；

图2为本实用新型所述的同轴度底座正视图；

图3为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置局部轴视图Ⅰ；

图4为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置局部轴视图Ⅱ；

图5为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置局部爆炸图；

图6为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置点激光传感器支架轴视图；

图7为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置外轴盘轴视图；

图8为本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置同轴度粗调块轴视图；

图9为数控卧式伺服刀架定位精度与重复定位精度检测装置使用方法流程图；

其中1-地平铁，2-点激光传感器支架，3-点激光传感器，4-俯仰微调螺旋测微仪，5-棱体紧固螺栓，6-紧固端盖，7-轴承与轴承座，8-自准直仪，9-二十四面棱体，10-同轴度底座，11-同轴度微调螺旋测微仪，12-同轴度微调支架，13-同轴度底座螺纹孔，14-同轴度底座T型槽，15-外轴盘，16-紧定螺钉，17-同轴度粗调块，18-圆环槽，19-外轴，20-涨紧套，21-轴肩，22-纵向槽，23-横向槽，24-圆槽，25-夹紧杆，26-被测刀架，27-刀架垫板，28-刀架支撑台，29-检测台底座，30-检测台垫板，31-检测板，32-刀座，33-专用检具，34-外轴盘通孔，35-外轴盘螺纹通孔，36-圆台，37-圆孔，38-凸台，39-底座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

一、刀架定位精度与重复定位精度检测装置

参阅图1，本实用新型所述的刀架定位精度与重复定位精度检测装置，由刀架试验台、检测台、定位精度与重复定位精度检测架、快速重复定位精度检测架和地平铁1组成。刀架试验台固定于地平铁1上，定位精度与重复定位精度检测架一部分架于被测刀架26上，一部分置于检测台上，检测台正对刀架试验台固定于地平铁1上，快速重复定位精度检测架安装于刀架试验台工作位正下方，固定于地平铁1上。

1、刀架试验台

参阅图1，所述刀架试验台本体部分包括被测刀架26，刀架垫板27，刀架支撑台28，刀座32和专用检具33。

被测刀架26各工位处设有刀座32，专用检具33按照实际刀具夹持方式，安装在指定刀座32上，被测刀架26通过螺栓固定于刀架垫板27上，刀架垫板27通过螺栓固定于刀架支撑台28上，刀架支撑台28通过螺栓固定于地平铁1上。

2、检测台

参阅图1，所述检测台包括检测板31、检测台垫板30和检测台底座29。

检测板31上开有T型槽，检测板31四周设有沉头孔，检测台垫板30四周相应位置处开有通孔，检测台底座29四周相应位置处开有螺纹盲孔，通过螺栓连接检测板31、检测台垫板30和检测台底座29。

本实用新型不限制被测刀架26的型号、刀位数、中心高、安装尺寸，不同刀架安装尺寸根据刀架垫板27调节，不同中心高刀架与检测架的配合通过改变检测台垫板30高度调节，不同刀位数刀架通过调整同轴度底座10调节。

3、定位精度与重复定位精度检测架

参阅图2、图3、图4、图5、图6、图7，所述定位精度与重复定位精度检测架包括自准直仪8、轴承与轴承座7、棱体紧固螺栓5、紧固端盖6、二十四面棱体9、涨紧套20、外轴盘15、俯仰微调螺旋测微仪4、紧定螺钉16、同轴度粗调块17、圆环槽18、同轴度微调螺旋测微仪11、同轴度微调支架12、同轴度底座10、同轴度底座T型槽14、同轴度底座螺纹孔13。

参阅图2、图4，对于可以安装12把刀的12工位的被测刀架26，在同轴度底座10上相隔120°处设有夹紧杆25，夹紧杆25通过刀具安装方式安装于被测刀架26间隔120°的刀座上，同轴度底座10还设有同轴度底座螺纹孔13，布于夹紧杆25方向上，间隔120°；同理，对于8工位的被测刀架26，只需将夹紧杆25间隔设为135°，同轴度底座螺纹孔13间隔也随之变为135°；同轴度底座10背面设有圆槽37，降低同轴度底座10与被测刀架26刀盘的接触面积，降低同轴度底座10的背面加工精度，降低成本；

参阅图3，图5，图8，同轴度粗调块17包括底座39、圆台36、凸台38；圆台36介于底座39和凸台38之间；底座39周边设有圆环槽18，螺栓穿过圆环槽18连接同轴度粗调块17与同轴度底座T型槽14；同轴度微调支架12按同轴度底座螺纹孔13分布方式间隔120°分布于同轴度底座10上，通过螺栓于同轴度底座螺纹孔13相连，每个同轴度微调支架12上通过螺纹连接同轴度微调螺旋测微仪11，可通过旋转同轴度微调螺旋测微仪11，顶圆台36来调节同轴度粗调块17旋转相对与刀盘旋转轴线的同轴度；凸台38圆周上设有3个间隔120°的紧定螺钉16，一侧开有圆孔37，用于连接并固定外轴19。

参阅图5，图7，外轴19上设有外轴盘15，外轴19一端通过紧定螺钉16固定于同轴度粗调块17圆孔37内，另一端固定于轴承与轴承座7上，轴承与轴承座7通过螺栓固定于检测板31上，保证外轴19与外轴盘15不因自重与承重而变形，但在设计时仍应使外轴19靠近同轴度粗调块17端轴尽可能短，外轴盘15内圈上开有外轴盘螺纹通孔35，外圈上开有外轴盘通孔34；涨紧套20间隙配合套入靠近轴承与轴承座7侧外轴19中；二十四面棱体9从靠近轴承与轴承座7侧外轴19处间隙配合套于涨紧套20外侧；紧固端盖6套入靠近轴承与轴承座7侧外轴19中，紧固端盖6开有与外轴盘15相同大小相同位置的通孔，通过棱体紧固螺栓5与二十四面棱体9、外轴盘15连接，且紧固端盖6与二十四面棱体9，二十四面棱体9与外轴盘15之间放有弹簧垫片；紧固端盖6靠近涨紧套20侧设有轴肩21，随着紧固端盖6的压紧，轴肩21与外轴盘15配合压紧涨紧套20，涨紧套20随着压力的增大，外径会增大，继而实现与二十四面棱体9的过盈配合；为保护二十四面棱体9，本实用新型建议紧固端盖6为塑料材料，外轴盘15可以为刚性材料或塑料材料，避免由于棱体紧固螺栓5过紧使二十四面棱体9挤压变形；

考虑到实际加工过程中外轴盘15与外轴19之间、紧固端盖6与涨紧套20存在加工误差，无法保证二十四面棱体9的垂直度，因此在外轴盘15靠近同轴度粗调块17侧外轴盘螺纹通孔35上连有俯仰微调螺旋测微仪4；通过同轴度微调螺旋测微仪11与同轴度粗调块17调节二十四面棱体9与被测刀架26刀盘旋转中心的同心度；通过俯仰微调螺旋测微仪4与棱体紧固螺栓5调节二十四面棱体9与检测板31的垂直度；自准直仪8通过螺栓固定于检测板31上，自准直仪8镜头指向二十四面棱体9。

定位精度与重复定位精度检测部分工作原理：定位精度是指不同刀位旋转到工作位置的最大误差，重复定位精度是指同一刀位多次旋转到工作位置的最大误差。将二十四面棱体9调平作为基面，通过二十四面棱体9与自准直仪8配合的方式，可以读取到二十四面棱体9转到工作位时的实际偏角，实际偏角加上二十四面棱体9自身棱面的误差补偿等于此时刀位相对于基面的转角误差，根据定位精度与重复定位精度的定义即可算得被测刀架26的定位精度与重复定位精度。

4、快速重复定位精度检测架

参阅图1，图6，所述的快速重复定位精度检测架包括点激光传感器3和点激光传感器支架2。点激光传感器支架2通过螺栓固定于地平铁1上；点激光传感器支架2呈“L”型，底端开有横向槽23，上端开有纵向槽22，点激光传感器3通过螺栓固定于点激光传感器支架2上，通过横向槽23调节点激光传感器3激光反射点在工作位专用检具33上的相对位置，通过纵向槽22保证点激光传感器3激光发射点与工作位专用检具33的垂直距离，在能测的数据的前提下，保证刀架转动不与传感器干涉，同时将纵向槽22的孔径稍大于点激光传感器3固定螺栓孔径，使得点激光传感器3可微调垂直角度，保证点激光传感器3激光发射点可垂直打到工作位专用检具33上。

快速重复定位精度工作原理：快速重复定位精度与重复定位精度相比，在定义上没有区别，仍指同一刀位多次旋转到工作位的最大误差，但相较于检测装置的使用方便性出发，用点激光传感器3和点激光传感器支架2相结合的方式检测速度更快。将专用检具33安装于刀座32上，调试点激光传感器3测点位置，测量点激光传感器3距离刀盘旋转中心的距离R，距离R与点激光传感器3测量读数可通过三角函数转换得到重复定位精度；但该种方法不适用于测量定位精度，因为定位精度所要求允差高，无法消除专用检具33相对安装位置与加工误差对定位精度的影响。

二、数控卧式伺服刀架几何精度检测装置使用方法

从国标GB/T20960-2007发现数控卧式伺服刀架的定位精度与重复定位精度允差要求高，这对检测操作员的操作素质产生了巨大的要求，特别对于用户方与可靠性人员从业者这类未接触过刀架制造人员，其检测结果受操作误差干扰更大。国标、厂标与现有文献专利中都对刀架定位精度与重复定位精度检测原理与试验方法做了详细规定，但对于检测装置内容本身以及检测装置的使用方法避而不谈，这对刀架精度检测的实际应用化仍是挑战。本实用新型是针对不同类型数控卧式伺服刀架在不拆卸刀盘的情况下，进行定位精度与重复定位精度检测的检测装置，能量化调节检测装置，帮助使用者快速便捷的开展定位精度与重复定位精度检测试验。

参阅图9，具体使用方法步骤如下：

1、安装被测刀架26于刀架垫板27上；

2、根据被测刀架26中心高，调整检测台垫板30高度，安装检测台；

3、将数控卧式伺服刀架定位精度与重复定位精度检测分为两部分：定位精度与重复定位精度检测、快速重复定位精度检测；

4、首先介绍定位精度与重复定位精度检测；

4.1根据被测刀架26的刀位号，确定同轴度底座10上夹紧杆25的间隔角度，并将同轴度底座10安装于刀盘上；

4.2旋转二十四面棱体9使得二十四面棱体9基面对应于相应刀位号，不限制几号刀位号，只需二十四面棱体9基面能对应到一个刀位即可。

4.3安装同轴度粗调块17、外轴盘15、涨紧套20、二十四面棱体9、同轴度微调螺旋测微仪11、紧固端盖6等；

4.4通过打表法检测外轴盘15径向圆跳动，通过铜棒敲打同轴度粗调块17粗调，通过同轴度微调螺旋测微仪11顶同轴度粗调块17进行微调，同轴度微调螺旋测微仪11上具有刻度，可反复根据同轴度微调螺旋测微仪11刻度值与千分表读数量化调节，调节时需注意三个同轴度微调螺旋测微仪11的配合调节，只调单个同轴度微调螺旋测微仪11，效果不佳；

4.5当外轴盘15径向圆跳动小于15微米，安装轴承与轴承座7；

4.6调整自准直仪8，使其二十四面棱体9相应面对焦，其中自准直仪8产品自带调节装置，调整方案不过多阐述；

4.7根据自准直仪8沿刀架轴向方向示值，旋转棱体紧固螺栓5，配合紧固端盖6与二十四面棱体9之间的弹簧垫片和二十四面棱体9与外轴盘15之间的弹簧垫片，粗调二十四面棱体9垂直度；旋转俯仰微调螺旋测微仪4顶二十四面棱体9圆面，微调二十四面棱体9垂直度，俯仰微调螺旋测微仪4上具有刻度，可反复根据俯仰微调螺旋测微仪4刻度值与自准直仪8沿刀架轴向方向示值量化调，调节时需注意三个仰微调螺旋测微仪4的配合调节，只调单个效果不佳；

4.8当二十四面棱体9垂直度小于10角秒时，开始定位精度与重复定位精度检测试验；

4.9根据国标GB/T20960-2007规定的试验方法旋转刀架；

4.10记录数据并分析刀架可靠性与定位精度与重复定位精度保持性的关系；

5、快速重复定位精度检测；

5.1在刀座上安装专用检具33；

5.2安装点激光传感器支架2与点激光传感器3，并调节点激光传感器3激光发射点与工作位专用检具33的垂直距离，使得刀架转动不与点激光传感器3干涉；

5.3调节点激光传感器3激光发射点使其可垂直打到工作位专用检具33，直到点激光传感器3有读数；

5.4开始试验，根据国标GB/T20960-2007规定的重复定位精度试验方法旋转刀架；

5.5记录数据并分析刀架可靠性与重复定位精度保持性的关系。