05划过标定半球II10表盘最大示值时，若机床X轴参考点 16位于工件主轴右侧，计算工具系统轴207相对于机床X轴参考点16的距离足：
[0086]
[0087] 若图15中机床X轴参考点17位于工件主轴左侧，计算工具系统轴207相对于机 床X轴参考点17的距离Xz:
[0088]
[0089] 并结合机床坐标系获得该位置对应的坐标值Xk:若该位置处于坐标系X轴正半轴 Xk=XZ，若该位置处于坐标系X轴负半轴Xk=XZ。
[0090] 通过上述步骤工件主轴和工具系统2在竖直方向等高；在水平方向当机床回参考 点后，使工具系统轴207与Z轴平行，将工件主轴运动到计算得到的坐标值Xk，此时工件主 轴和工具系统轴207重合，即完成了工具系统2和机床工件主轴的对屯、。
[0091] 整个标定过程中，调整使工具系统轴207与Z轴平行后，转台锁定，工具系统2只 在Z轴上直线移动W调整与工件主轴的相对位置。根据机床运动分辨率，可改变标定板1 的尺寸和中屯、冲701相对于工件主轴回转轴的偏屯、量，并借助显微镜等设备观察划痕，多 次测量可逐步提高工件主轴与工具系统2的对屯、精度。
【主权项】
1. 一种卧式精密磨抛机床工件主轴与工具系统的对心方法，其特征在于包括下列步 骤： 步骤一、建立机床坐标系X-Z-B-C，其中X轴与机床工件主轴运动方向相平行，Z轴与机 床工具系统运动方向相平行，B轴为机床转台转动轴，C轴为机床工件主轴转动轴； 步骤二、机床各轴回参考点后，调整转台使工具系统轴与Z轴平行，将标定板安装在工 具系统上，用千分表I辅助检测使标定板上平面与X轴平行： 步骤三、将中心冲通过磁力底座，相对于工件主轴回转轴心，偏心吸附在工件主轴吸盘 端面上，调整工具系统与中心冲的相对位置，使中心冲冲头能够刻划到标定板前平面； 步骤四、中心冲随机床工件主轴偏心转动，并随X轴溜板直线移动，在标定板前平面上 刻划出一系列圆形划痕； 步骤五、从工具系统上取下标定板，分别连接划痕的上轮廓点和下轮廓点，划出它们的 中心线即为工件主轴运动轨迹线，量取中心线与标定板前平面左棱边的交点到标定板前平 面下棱边的距离山和中心线与标定板前平面右棱边的交点到标定板前平面上棱边的距离 d2，计算得到机床工具系统轴与工件主轴在竖直方向偏差dz; 步骤六、由步骤五中的机床工具系统轴与工件主轴在竖直方向偏差dz，调整工具系 统高度修配调整板的尺寸，使工具系统轴和机床工件主轴等高，即完成在竖直方向对心标 定； 步骤七、拆除上述标定板、刻划工具和千分表I，在工具系统上安装标定半球I和千分 表II，在工件主轴上安装标定半球II，在X轴溜板上安装千分表III，调整千分表II和千分 表III的测杆高度和伸出长度，使测杆和工件主轴等高且平行，且工件主轴沿X轴运动时， 千分表II和千分表III的红宝石测头，分别划过标定半球II和标定半球I的球面； 步骤八、在垂直于Z轴方向架设激光精密测微仪，使激光发射源与工件主轴、工具系统 轴在同一平面内； 步骤九、工件主轴在X轴溜板上沿X轴运动，用激光精密测微仪测量千分表III红宝石 测头划过标定半球I过程中，表盘示值最大时，千分表III红宝石测头到激光精密测微仪的 最小距离，记为D1; 步骤十、取下千分表III，工件主轴继续沿X轴运动，在千分表II红宝石测头划过标定 半球II过程中，表盘示值最大时，记录工件主轴相对于X轴参考点的坐标，记为X。； 步骤i^一、保持激光精密测微仪不动，Z轴溜板向远离标定半球II方向移动，直至千分 表II红宝石测头被激光束打到，用激光精密测微仪测量千分表II红宝石测头到激光精密 测微仪的最小距离，记为d2; 步骤十二、测量千分表II红宝石测头、千分表III红宝石测头的直径分别记为山、(12，结 合心為為，计算出工具系统轴相对于X轴参考点的距离xz:xz= |xQ| ±Ih+dW-Di-cV^I， 由机床坐标系得到此位置的坐标xk:xk=X2或xk=xz，至此当工件主轴运动到坐标xk，工 件主轴和工具系统轴重合，对心完成。2. 根据权利要求1所述一种卧式精密磨抛机床工件主轴与工具系统的对心方法其特 征在于：所述步骤二在标定工具系统轴和工件主轴在竖直方向偏差时，用千分表I辅助检 测使标定板上平面与X轴平行，其步骤为： (1)在X轴溜板上安装千分表I，调整使千分表I测杆竖直向下； (2) 调整Z轴溜板到千分表I的距离和标定板在工具系统上的转角并锁定，使千分表I 红宝石测头与标定板上平面保持接触地划过； (3) 千分表I随工件主轴沿X轴直线移动，观察千分表I红宝石测头接触标定板上平面 时指针变化情况； (4) 根据（3)中指针偏转，调整标定板在工具系统上的转角，直到千分表I在测量过程 中，表针偏转的幅度对应读数小于0. 002~0. 003mm，即认为标定板上平面与X轴平行。3. 根据权利要求1所述一种卧式精密磨抛机床工件主轴与工具系统的对心方法其特 征在于：所述步骤五中分别连接划痕的上轮廓点和下轮廓点，划出它们的中心线即为工件 主轴运动轨迹线，量取中心线与标定板前平面左棱边的交点到标定板前平面下棱边的距离 山和中心线与标定板前平面右棱边的交点到标定板前平面上棱边的距离d2,计算得到机床 工具系统轴与工件主轴在竖直方向偏差dz，其步骤为： (1) 将标定板前平面上圆形划痕的上轮廓点和下轮廓点分别相连，得到两条平行的直 线； (2) 划出步骤（1)中两条平行直线的中心线并延长与标定板前平面左棱边、标定板前 平面右棱边相交，此中心线即为工件主轴运动轨迹线； (3) 量取上述步骤（2)中心线与标定板前平面左棱边的交点到标定板前平面下棱边的 距离山和中心线与标定板前平面右棱边的交点到标定板前平面上棱边的距离d2; (4) 则工具系统和机床工件主轴在竖直方向偏差dz:4. 根据权利要求1所述一种卧式精密磨抛机床工件主轴与工具系统的对心方法其特 征在于：所述的标定板后平面和标定板圆柱柄相互垂直，标定板圆柱柄轴线位于标定板后 平面的对称中心上，标定板后平面和标定板圆柱柄轴线垂直度公差为：以标定板后平面棱 边为主参数，公差等级在IT5~IT6之间的对应公差值；标定板前平面与标定板后平面相 互平行，平行度公差为，以标定板前平面棱边为主参数，公差等级在IT5~IT6之间的对应 公差值；标定板上平面的平面度公差为：以标定板上平面棱边为主参数，公差等级在IT6~ IT7之间的对应公差值。5. 根据权利要求1所述一种卧式精密磨抛机床工件主轴与工具系统的对心方法其特 征在于：所述的标定半球I或标定半球II的球面与标定半球圆柱柄同轴，同轴度公差值为， 以标定半球球面直径为主参数，公差等级在IT5~IT6之间的对应公差值；标定半球球面表 面粗糙度为Ra〇. 100。
【专利摘要】本发明公开了一种卧式精密磨抛机床工件主轴与工具系统的对心方法，属于机械制造领域。分为竖直方向和水平方向的标定调整，在竖直方向采用相对于工件主轴回转中心偏心布置的中心冲刻划标定板，水平方向对心主要获取工件主轴在特定位置相对于机床X轴参考点的坐标。整个对心过程使用的标定板和标定半球采用简单几何体组成，加工难度小、加工精易于控制、且对人工装夹调整要求低，重复操作性好，可通过多次操作逐步减小误差；测量则采用常见的千分表和激光精密测微仪，安装调整灵活受机体布局影响小，通用性好，测量精度高。相对于采用对刀仪或其它专用设备，本方法具有操作简单、安装调试方便、造价成本低的优点。
【IPC分类】B24B49/00, B24B49/12
【公开号】CN105290968
【申请号】CN201510569688
【发明人】冀世军, 刘义军, 赵继, 张富, 张作华, 翟春阳
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月9日