[发明专利]一种微小零件平面度精密测量装置

说明书

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，特别涉及一种用于测量微小精密零件平面度的装置。

背景技术

    在国内机械制造和机械加工领域中，对一些微小零部件很难进行高精度的平面度测量，例如陀螺仪的动压轴承、小型气浮垫、量块等。目前基本上是使用三坐标测量仪或平晶进行测量，三座标测量仪的精度无法满足精度要求，而当零件平面度精度要求在0.5微米以上时平晶也无法实现定量测量平面度。随着微小零件精密加工技术的进步，对微小零件的检测工具和检测装备的需求越来越急迫。本专利所设计装置就是针对精密小零件的平面度测量而设计的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在之不足，提供了一种微小零件平面度精密测量装置。该装置可对一些微小零件进行平面度精密检测，有效地解决现有测量装置无法满足微小零件平面度精密测量的问题。

本发明设计了一种微小零件平面度测量装置，主要由底座、立柱、工件调整组件、柔性导向机构组件、位移测量组件和测量驱动组件等部分构成。

全部装置位于底座之上，由立柱支撑二维柔性导向机构，在柔性导向机构上安装有位移测量组件；在底座的中间安装有被测工件调整组件，通过该组件可以调节被测工件表面的位置，使之与测针扫面的平面平行；在底座的一侧安装有测量驱动组件，主要是由微分头和钢丝及其固定结构构成，该组件能够实现对二维柔性导向机构的驱动。

该装置的操作过程如下：

（1）将被测工件放置与卡盘上固定，并通过四自由度调节装置调节其被测表面与XY平面平行；

（2）按照测量力的要求，调节测杆高度和测量力调节螺钉，使测量力符合测量要求；

（3）按照一定的进给步长，分别旋转X轴微分头和Y轴微分头（参考图5），在每一个测量点处记录位移显示器的读数；

（4）利用平面度的评价方法（如最小二乘法）计算出工件的平面度。

导向机构通过X轴与Y轴两组柔性机构来实现测针在X、Y两个方向对工件上表面进行扫描。平面度测量对X、Y方向的定位精度要求较低，而对其在Z轴方向的导向精度要求较高，采用柔性导向机构恰能满足这一功能要求。X轴、Y轴微分头固定在微分头固定座上，通过钢丝和轴承与相应的X轴动板、Y轴动板相连接，通过旋转微分头带动钢丝可精确地实现柔性机构的平动。在X、Y方向按照一定的间隔进行扫描，记录每一个扫描点显示器上的数据，应用该数据即可评价工件的平面度误差。

本发明相对于现有技术，具有如下优点：

（1）柔性铰链导向机构取代传统的滑动或滚动导轨机构，可显著提高在测量方向（Z向）的精度；

（2）通过转动微分头实现测量组件X轴、Y轴柔性机构的运动，从而实现测针对被测零件表面的扫描测量，X轴、Y轴的位移可由微分头直接读出，该装置操作方便、直观。

（3）使用微分头带动钢丝可实现柔性机构的平动，避免了采用电机驱动所带来的振动，从而消除振动带来的测量误差，有利于提高平面度测量精度；

（4）通过卡盘固定待测工件，卡盘安装在四自由度调节平台上面，该装置可以调节工件被测平面与导向机构扫描平面平行，方便测量；

（5）测针组件上安装有测量力调节弹簧，通过测量力调节弹簧张力的调整可以调节测针的测量力大小；

（6）本发明结构简单，操作方便，可以实现微小零件平面度的快速、精确检测。

附图说明

图1是本发明微小精密零件平面度测量装置的主视图。

图2是图1的A—A剖视图。

图3是本发明微小精密零件平面度测量装置的右视图。

图4是本发明微小精密零件平面度测量装置的卡盘和四自由度调节装置俯视图。

图中1—位移传感器，2—轴承固定座，3—卡盘，4—四自由度调节平台，5—底座，6—调节丝杠，7—卡爪，8—被测工件，9—测针，10—测杆，11—立柱，12—测杆调节螺钉，13—测量力调节弹簧，14—测量力调节螺钉，15—微分头支架，16—微分头固定座，17—Y轴钢丝，18—X轴微分头，19—Y轴微分头，20—第三轴承，21—Y轴动板，22—X轴固定板，23—Y轴柔性铰链，24—X轴支撑板，25—Y轴固定板，26—杆件，27—Y轴支撑板，28—X轴复位弹簧，29—X轴动板，30—Y轴复位弹簧，31—X轴柔性铰链，32—X轴导向板，33—Y轴导向板，34—X轴钢丝，35—第一轴承，36—第二轴承、37—簧片、38—Z向动板、39—测杆固定板、40—弹簧支架、41—传感器固定板。

具体实施方式