一种圆柱型回转精度检测工装、制造方法和检测方法与流程

1.本发明涉及机床检测技术领域，尤其涉及一种圆柱型回转精度检测工装、制造方法和检测方法。


背景技术：

2.目前五轴数控机床越来越多，机床的回转定位精度需要定期进行校正和补偿，现有技术中，对于校正和补偿手段一般采用激光干涉仪。
3.但是利用激光干涉仪对旋转轴进行定位精度的检查和校正时，不仅操作非常麻烦，而且检查和校正的准确性难以保证，这严重影响了机床对于高精度工件的加工。


技术实现要素：

4.本发明提供一种圆柱型回转精度检测工装、制造方法和检测方法，以解决上述问题。
5.一种圆柱型回转精度检测工装，包括：盘体和圆柱体；
6.所述盘体上设有凹槽，所述凹槽呈环形，且与所述盘体同心，若干所述圆柱体设于所述凹槽中，所述圆柱体的轴线垂直于所述盘体，所述圆柱体之间具有间隙且间隙相等，所述盘体的轴线与回转轴线重合。
7.进一步地，所述凹槽的外壁设有圆孔，所述圆孔朝向所述圆柱体之间。
8.进一步地，还包括端部设有圆锥体的定位件，所述定位件能够伸入所述圆孔，使所述圆锥体的锥面与所述圆柱体的侧面抵接。
9.进一步地，所述定位件的直径小于所述圆孔的直径。
10.进一步地，所述凹槽的底部设有凸台，所述凸台上表面与所述圆柱体抵接。
11.进一步地，还包括定心棒，所述盘体设有中心孔，所述定心棒的轴线与所述工作台的回转轴线重合，且与所述中心孔的轴线重合。
12.一种圆柱型回转精度检测工装的制造方法，包括以下步骤：
13.s1：在圆形盘体上设置环形凹槽；
14.s2：在凹槽内设置圆柱体；
15.s3：在凹槽中注入定型材料，使圆柱体下部浸入定型材料中；
16.s4：驱动盘体匀速转动，直至定型材料定型。
17.一种回转精度检测方法，使用所述的圆柱型回转精度检测工装，包括以下步骤：
18.s1：将回转精度检测工装安装到工作台上，使盘体的轴线与回转轴线重合；
19.s2：伺服电机转动设定的角度；
20.s3：测量圆柱体转动角度。
21.进一步地，工作台转动的角度等于γ的整数倍，γ＝360
°
/n，其中n为圆柱体数。
22.进一步地，选定任意一个圆柱体，设定选定圆柱体侧面的任意一点作为初始检测点，并设定其余圆柱体上与所述初始检测点位置相对应的点为目标检测点；
23.采用带有刻度的显微镜，使显微镜与检测点处于同一高度，并朝向初始检测点；
24.启动伺服电机，转动指定角度，转动完毕后，通过显微镜上的刻度，读取目标检测点的偏移量，通过偏移量计算出角度误差。
25.本发明公开的一种圆柱型回转精度检测工装和检测方法，能够简便、准确的对五轴机床旋转轴进行定位精度检测和校正，本发明公开的圆柱型回转精度检测工装制造方法，能够制造出本发明公开的圆柱型回转紧固检测工装，并且具有高精度，满足使用要求。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例中公开的一种圆柱型回转精度检测工装结构示意图；
28.图2为本发明实施例中公开的一种圆柱型回转精度检测工装俯视图；
29.图3为图2中a-a视角剖视图；
30.图4为图2中b部分放大图；
31.图5为图3中c部分的放大图；
32.图6为本发明实施例中公开的一种圆柱型回转精度检测工装侧视图。
33.图中：
34.1、盘体；11、凹槽；12、圆孔；13、凸台；14、中心孔；
35.2、圆柱体；
36.3、定心棒；
37.4、定位件。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.如图1、图2所示，一种回转精度检测工装，包括：盘体1和圆柱体2；
40.所述盘体1上设有与所述盘体1同心的环形凹槽11，若干所述圆柱体2设于所述凹槽11中，所述圆柱体2的轴线垂直于所述盘体1，所述圆柱体2之间具有间隙，且圆柱体2之间的间隙相等，所述盘体1的轴线与回转轴线重合。
41.本实施例中的圆柱体采用高精度不锈钢圆柱体，凹槽11为圆环形凹槽，圆形凹槽与盘体1同心，圆柱体之间的间隙非常小，圆柱体近于满装。
42.圆柱体将圆周等分为若干份，由于圆柱体精度很高，当盘体1绕自身轴线转动时，每个圆柱体上相同的位置对应的角度相同。具体来说，当盘体1固定在回转轴所在的工作台上时，工作台转动，盘体随之转动，伺服电机驱动工作台转过固定的角度，工作台实际转动的角度与伺服电机驱动转过角度之间的角度误差，可由等间隙设置的高精度圆柱体测出。
圆柱体将圆周均分，转过每个圆柱体对应的角度固定，伺服电机转过的角度设定为每个圆柱体对应角度的固定倍数，则可通过测量每个圆柱体上相对相同的位置的变化计算出盘体实际转过的角度，盘体转过的角度即为工作台转过的角度，可由此得出工作台转过的角度的误差α，并把得出的角度误差与数控系统回转补偿文件对应的角度进行确定角度新补偿值
±
α。
43.所述凹槽11的外壁设有圆孔12，所述圆孔12朝向所述圆柱体2之间。
44.多个圆柱体2之间，为方便观测，设定圆柱体上相距最近的点为检测点，可通过高倍显微镜观察测量，或激光测量等方式检测此点的位置，进而获得盘体转过的角度。为了便于测量，圆孔12朝向圆柱体2之间的位置，即朝向检测点，可通过圆孔12观察到检测点。如图6所示，圆孔12的数量与圆柱体2的数量相同，即每两个圆柱体2之间的间隙均可以通过圆孔12进行观测。
45.如图4所示，本实施例中还包括端部设有圆锥体的定位件4，所述定位件4能够伸入所述圆孔12，使所述圆锥体的锥面与所述圆柱体2的侧面抵接。
46.定位件4可设置一个，在圆柱体的位置没有固定的时候，用于确定圆柱体的大概位置，确定一个圆柱体的大概位置后，其余所有圆柱体的大概位置也可确定，也可以设置多个，进一步地限定圆柱体的大概位置，减少圆柱体之间间隙叠加的误差。
47.定位件4的直径小于圆孔12，定位件4可以在进出圆孔的过程中，减少由于与圆孔摩擦而引起的摆动，定位件3更容易的进出圆孔12，避免影响圆柱体2的位置。
48.如图3和图5所示，本实施例中，所述凹槽11的底部设有凸台13，所述凸台13上表面与所述圆柱体2抵接。
49.凸台13上表面与圆柱体2下表面接触，减少了凹槽11底面与圆柱体的接触，减小了圆柱体在调整位置时的摩擦力。
50.本实施例中，还包括定心棒3，所述盘体1设有中心孔14，所述定心棒3的轴线与所述工作台的回转轴线重合，且与所述中心孔14的轴线重合。
51.定心棒3用于盘体1与工作台的连接，工作台中心具有圆形孔，定心棒3穿过盘体的中心孔14进入工作台的圆形孔，使盘体1与工作台同轴。
52.本实施例还公开了一种圆柱型回转精度检测工装的制造方法，包括以下步骤：
53.s1：在圆形盘体上设置环形凹槽；
54.s2：在凹槽内设置圆柱体；
55.s3：在凹槽中注入定型材料，使圆柱体下部浸入定型材料中；
56.s4：驱动盘体匀速转动，直至定型材料定型。
57.具体来讲，环形凹槽与圆形盘体同心；在凹槽内放置72个圆柱体，72个圆柱体近于满装，圆柱体之间具有间隙，间隙宽度约为0.005mm，72个圆柱体将圆周等分，每个圆柱体对应的角度为5
°
，即转过每个圆柱体相同的位置，对应转过的角度为5
°
。凹槽底部加工环形凸台，环形凸台与环形凹槽同心，圆柱体置于凸台上。
58.本实施例中的定型材料为树脂，树脂注入凹槽中，驱动盘体匀速转动，在离心力的作用下，圆柱体均匀分布，等间距排列，待树脂固化，即可将圆柱体的位置固定，保持相同的间隙。
59.为了使圆孔朝向两个圆柱体之间，在盘体转动之前，将定位件插入任意圆孔，对圆
柱体进行粗定位，然后转动盘体。定位件直径小于圆孔直径，在离心力作用下离开圆孔，不影响圆柱体自动定位。
60.凹槽底部凸台，减小了圆柱体与凹槽的接触面积，减小了圆柱体自动定位时的摩擦力，使圆柱体更容易位置调整。
61.本实施例还公开了一种回转轴回转精度检测方法，包括以下步骤：
62.s1：将圆柱型回转精度检测工装安装到工作台上；定心棒3穿过中心孔14和工作台上的圆形孔，使盘体1与工作台同轴。
63.s2：工作台转动设定角度；工作台转动的角度等于γ的整数倍，γ＝360
°
/n，其中n为圆柱体数。本实施例中圆柱体数量为72个，γ＝5
°
。
64.s3：检测圆柱体转动角度。
65.具体检测圆球转动角度的方法包括但不限于显微镜观察测量法和激光测量法。
66.显微镜观察测量法，采用高倍显微镜，本实施例中采用放大倍率为1000倍的显微镜，且显微镜带有刻度。
67.首先选定任意一个圆柱体，设定选定圆柱体侧面的任意一点作为初始检测点，并设定其余圆柱体上与所述初始检测点位置相对应的点为目标检测点；为了便于观测，设定圆柱体之间距离最近的直线上的一点为初始检测点；
68.然后使显微镜与检测点处于同一高度，并朝向初始检测点；记录初始检测点对应刻度；
69.最后启动伺服电机，转动指定角度，转动完毕后，通过显微镜上的刻度，读取目标检测点的偏移量，通过偏移量计算出角度误差。
70.激光测量法，与显微镜观察测量法相比，不同之处在于，采用激光发射装置，发射激光穿过圆孔，调整激光至恰好被初始检测点遮挡位置，然后启动伺服电机，转动设定角度后，再次通过激光检测恰好被检测点挡住的位置，两次位置的差值即为检测点的偏移量，通过偏移量计算角度误差。
71.检测需多次进行，并多次记录数据，通过多次检测，计算得出角度误差α，并把得出的角度误差与数控系统回转补偿文件对应的角度进行确定角度新补偿值
±
α。
72.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。