[实用新型]一种非接触式车削工件的在线测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于非接触式在线精密测量领域，具体涉及一种非接触式车削工件的在线测量装置。

背景技术

车削加工中，需频繁地对加工工件进行测量，目前主要有离线测量和在线测量两种方式来完成对工件的检测。在加工中若采用离线测量方式，不仅因停机检测会造成时间上的损失，还有卸下工件测量后继续加工不可避免地要产生二次定位误差，对加工高精度工件来说，这是影响工件质量的主要原因之一。

在线测量是指在加工的过程不拆卸工件对加工工件进行测量，并依据检测的结果做出相应的处理。目前，加工过程的在线测量，主要是指工件直径及平面的的在线测量。在圆度、圆柱度甚至曲面的面轮廓度的测量方面难度较大。一些公开的专利已经公开了工件在线测量方法，如专利“面向数控车床加工精度的在线检测系统及检测方法(201210266131.5)”和“复杂零件曲面加工精度的在线检测方法(201210266355.6)”，此检测方法采用接触式的测量方法，检测过程慢，检测精度差，另外需要复杂的系统生成测量数控代码。专利“用于在线测量的激光测量系统(201220420026.8)”提出用非接触式的激光测量代替机械接触式测量，但是，所公布的测量系统仅可以在线测量平面地板凹口，无法测量工件的三维表面形貌。专利“圆筒内外壁加工精度在线成像检测装置及在线成像检测方法(200610155870.1)”测量内外圆时由于没有配备精确驱动测量装置和与被测物体相对运动的装置，只能简单的测量圆柱面，不能测量复杂曲面，而且测量精度不高。专利“一种周向燕尾榫槽加工精度在线检测工具(201420560912.X)”可在线检测燕尾槽的加工精度，但是该方法仅能针对燕尾槽结构进行检测，同时采用了接触式测量，测量精度低下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种非接触式车削工件的在线测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种非接触式车削工件的在线测量装置，包括：

机床；

主轴，装接在机床；

卡盘，装接在主轴且可通过主轴带动旋转；

工件，装接在卡盘且可通过卡盘带动旋转，且工件的旋转轴线沿第一方向布置；

导轨，沿第一方向布置，装接在机床；

位置调整机构，滑动装接在导轨且可在导轨上沿第一方向往复滑动；

刀架，装接在位置调整机构且可通过该位置调整机构沿第二方向往复滑动；

激光位移传感器，装接在刀架，其测量方向可调并可与工件相对，该激光位移传感器的测量精度优于20nm，最大采样频率不低于350kHz；

通过主轴带动工件旋转，通过激光位移传感器沿第一方向滑动并对工件侧面的点进行扫描和采集位置数据和/或通过激光位移传感器沿第二方向滑动并对工件端面的点进行扫描和采集位置数据，处理工件侧面和/或端面的点的位置数据得到工件的3D数字模型。

一实施例中：所述第一方向与第二方向相互垂直。

一实施例中：所述位置调整机构为中滑板。

一实施例中：所述激光位移传感器的测量精度优于10nm。

一实施例中：所述激光位移传感器的最大采样频率不低于392kHz。

一实施例中：所述激光位移传感器螺接在所述刀架的刀柄卡槽。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.本实用新型基于高精度的激光位移传感器，利用机床本身的进给系统带动激光位移传感器运动，结合卡盘带动被测工件的旋转运动，可对被测量工件的几乎所有几何特征的尺寸公差、形状公差、以及各个几何特征、检测位置公差进行在线快速测量，扩展了车削过程在线检测的范围。

2.本实用新型实现了非接触式的在线测量，可以提高被测工件的旋转速度，结合精度优于10nm激光位移感器，使得采样频率足够高，可以高达400KHz。而接触式的测量方式，由于存在机械接触，采样频率十分低，故测量速度十分慢。因此本实用新型相对于常规接触式测量方法而言测量精度可以提高一个数量级。

3.本实用新型采用在线测量的方式，避免了传统离线测量过程中重新装夹引入的二次装夹误差，保证了工件的加工精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的非接触式车削工件的在线测量装置结构示意图。

图2为本实用新型的测量方法原理示意图。

图3为本实用新型实施例中得到的被测工件整体的3D数字模型示意图。