[发明专利]一种基于运动参数表征的复合凸轮加工精度检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于运动参数表征的复合凸轮加工精度检测装置和方法，本发明使用手轮对复合凸轮和从动件位置进行调整，利用激光位移传感器对从动轴的位移进行检测以获取平面槽凸轮的运动参数，利用角度传感器对从动件的转角进行检测以获取弧面分度凸轮的运动参数，最终由运动参数(转角、位移、中心距)表征复合凸轮的加工精度。同时，数据采集与分析系统会实时处理获得的数据并在计算机实时显示复合凸轮机构的误差曲线。该装置通过直线导轨和激光位移传感器对复合凸轮机构中心距进行准确定位和检测，从而可适用多种尺寸的复合凸轮。本发明可实现快速测量复合凸轮的加工精度，保证了复合凸轮运动特性及其加工精度的测定。

技术领域

本发明涉及一种基于运动参数表征的复合凸轮加工精度检测装置和方法，属于机电一体化领域。

背景技术

刀库及自动换刀装置是高档加工中心和重型加工中心的重要组成部分，复合凸轮是自动换刀装置中的重要功能部件。复合凸轮包括平面槽凸轮和弧面分度凸轮两部分。平面槽凸轮控制换刀手臂的直进插拔刀动作，弧面分度凸轮控制换刀手臂的旋转换刀动作。复合凸轮机构的特点在于弧面分度凸轮和平面沟槽凸轮为一体，节省了空间，整个装置结构简单紧凑、重量轻，并且换刀时间短。但由于弧面分度凸轮特殊的廓面形式，且其几何尺寸会制约着平面沟槽凸轮的尺寸和布局，所以对复合凸轮机构进行设计和制造将非常困难。因此，若想得到运动平稳，换刀速度快，精度高的自动换刀装置，必须对复合凸轮的加工精度进行准确检测。目前对复合弧面凸轮的误差研究方式主要有两种：对复合弧面凸轮的表面进行直接测量、通过复合弧面凸轮和从动件的啮合传动对输入输出信号进行测量。对复合凸轮的误差分析很难通过直接测量凸轮表面来实现。根据运动参数可以用来表征复合凸轮的加工精度。

为了更加准确地检测复合凸轮的加工精度，需要结构简单又能满足要求的、测试精度较高的装置和相应的研究方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于运动参数表征的复合凸轮加工精度检测装置和方法，对复合凸轮加工精度进行快速测量，实现复合凸轮的快速检测和质量评价。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于运动参数表征的复合凸轮加工精度检测装置和方法，包括复合凸轮实验台和数据采集与分析系统。

所述复合凸轮实验台包括底座1、复合凸轮2、第一角度传感器3、左支座4、三爪卡盘5、从动轴6、第二角度传感器7、第一激光位移传感器8、第一手轮9、从动件支撑臂10、第二激光位移传感器11、从动件固定臂12、从动件13、摆杆 14、右顶座15、第二手轮16、右支座17和主动轴18。

各组件连接方式如下：左支座4垂直固定安装在底座1上；左支座4上方装有滑动导轨，从动件支撑臂10作为滑块与滑动导轨相连接；从动件固定臂12垂直固定安装在从动件支撑臂10上；从动轴6安装在从动件固定臂12上，因从动轴6做水平位移运动，所以从动轴6与从动件固定臂12之间为间隙配合；右支座17垂直固定安装在底座1上，右顶座15通过滑槽与右支座17连接；三爪卡盘5固定安装在左支座4上，且三爪卡盘与右顶座15保证同轴度；复合凸轮2通过键与主动轴18连接；复合凸轮2和从动件13的中心距调整好后将摆杆14与从动轴6上的滑块和复合凸轮2的平面槽相连接；

第一手轮9通过联轴器与左支座4上滑动导轨的主轴连接；第二手轮16通过联轴器与右顶座15的主轴连接；第一角度传感器3固定安装在主动轴18上；第二角度传感器7固定安装在从动轴6上；第一激光位移传感器8固定安装在从动轴6上；第二激光位移传感器11固定安装在从动件支撑臂10上；

右顶座与右支座间隙配合，第二手轮控制右顶座的水平位移移动，转动第二手轮时，带动主锥齿轮传动，从动锥齿轮带动滚柱丝杠传动，而丝杠上连接有两个螺母滑块，从而带动固定连接在两个螺母滑块上做水平运动；主轴驱动电机固定在左支座内部，当主轴驱动电机转动时，驱动电机的输出轴与主动轴采用梅花型联轴器连接，保证同轴度，同时利用三爪卡盘固定主动轴，右顶座顶尖与主动轴定位保证同轴度。