[发明专利]一种微细切削测量转换装置及其公差预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种微细切削测量转换装置及其公差预测方法。

背景技术

随着科学技术的发展，宇航、车辆、通信和医疗器械等领域对零件的尺寸要求越来越小，加工精度和表面质量要求也越来越高。微制造技术的研究水平已成为衡量一个国家的机械制造业乃至整个制造水平的重要依据。“设计-加工-测量”一体化是目前发展的主要趋势，而在设计和加工微小型零件时，在线测试设备相对较少，离线测试在新的装夹过程中又会引入新的误差，给加工过程造成不便，影响了加工效率，同时由于缺少对基本尺寸段0.01-3mm标准公差值的描述，因而使得批量生产和控制表面质量、加工精度变得更加困难，阻碍了微制造技术的发展。国内期刊《中国机械工程》杂志2010年第21卷18期上的“基于相对精度因子的微米和中间尺度公差研究”一文中公开了基于MATLAB曲线拟合方法，建立相对精度因子与尺寸几何平均值的6阶多项式回归数学预测模型。根据数学统计原理，当多项式的自变量的幂次超过3时，回归系数的解释变得困难，同时回归函数也不是很稳定，因此6阶多项式回归数学预测模型误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种转换方便、提高加工效率、能够在线测量且能精确预测基本尺寸段0.01-3mm的标准公差值的微细切削测量转换装置及其公差预测方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

技术方案一：

一种微细切削测量转换装置，包括伺服电机、蜗杆、蜗轮、隔板、测头、刀具、设于机床工作台上的工件以及用于加工检测的旋转机构；所述伺服电机输出端通过联轴器与蜗杆连接，所述蜗杆与蜗轮配合，所述旋转机构设置在隔板下方，所述测头与刀具设置在旋转机构内；所述旋转机构包括：主动轮、从动轮、链条、座套、设置在隔板右端的双头螺柱以及设置在隔板左端的传动轴；所述从动轮通过轴承设置在双头螺柱上，所述蜗轮设置在传动轴上，所述传动轴穿过隔板通过键与主动轮连接，所述主动轮通过链条与从动轮连接，所述从动轮上设有座套；所述测头与刀具分别设置在旋转机构的座套内。所述测头与刀具与经旋转机构传递与机床主轴连接，并与工件相对应。所述座套的个数为2个或2个以上。

技术方案二：

本发明的公差预测方法步骤如下(利用微细切削测量转换装置)：

①利用刀具对工件进行切削加工；

②经旋转机构转换，利用测头对加工后的工件进行在线测量；

③判断加工后工件的尺寸是否小于3mm；如果小于3mm，执行步骤⑤，如果大于等于3mm，执行步骤④；

④根据现有基本尺寸段3-1000mm的标准公差表评定加工后的公差等级，然后执行步骤⑦；

⑤采用幂函数模型进行曲线拟合；

501提取基本尺寸段3-250mm，公差等级为IT01、IT0、IT1、IT2、IT3、IT4的标准公差数值，计算几何平均值D并制成表格；

502基于幂函数方法进行建模，得到公差等级为IT01、IT0、IT1、IT2、IT3、IT4的基本尺寸与标准公差数值之间的幂函数模型并拟合出曲线图，并对拟合曲线图的横纵坐标取对数，幂函数拟合模型如下：

IT01幂函数模型：IT01＝0.189D^0.379；

IT0幂函数模型：IT0＝0.291D^0.383；

IT1幂函数模型：IT1＝0.464D^0.384；

IT2幂函数模型：IT2＝0.738D^0.379；

IT3幂函数模型：IT3＝1.264D^0.356；

IT4幂函数模型：IT4＝2.152D^0.336；

⑥根据拟合得到的幂函数模型，分别对拟合曲线图的横纵坐标取对数，对基本尺寸0.01-3mm标准公差进行预测；

⑦判断加工后的公差等级是否满足设定的加工要求，如果满足要求，则过程结束，如果没有满足设定加工要求，则执行步骤①。

对所述步骤⑤中公差等级IT01、IT0、IT1、IT2、IT3、IT4幂函数模型的拟合程度进行求解，计算在显著性水平α＝0.01的情况下对应的F分布值与回归系数R²。