[发明专利]一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具

说明书

本发明公开了一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，属于测量技术领域，具体技术方案如下：一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具包括底板、可伸缩杆、连杆、前段条、磁力球碗，所述磁力球碗安装在前段条的一端，所述前段条的另一端安装在所述连杆的一端，所述连杆的另一端固定在所述可伸缩杆上，所述可伸缩杆固定在底板上，所述底板固定在机床上，所述前段条与连杆相互垂直，所述磁力球碗的中心线垂直于前段条与连杆。只确定一次夹具的位置，即可使球杆仪在多平面内运行测量。具有操作简便、安装精度高的优点。

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具。

背景技术

随着现代制造业的飞速发展，多轴机床及加工中心已经广泛应用于航空、航天、汽车、医疗器械等领域。尤其在加工叶轮、叶片、汽轮机转子、曲轴、模具等零件方面，多轴机床和加工中心具有不可比拟的技术优势，并且通过多轴的联动加工，可避免多次装夹、降低夹具成本，从而提高加工效率和减少安装误差对加工精度的影响。而多轴机床及加工中心自身的误差会造成所加工的零件的尺寸和表面缺陷，如几何、动态和间隙误差等。只要明确误差的位置以及种类，即可有针对性的快速修正多轴机床和加工中心的误差，从而使其满足使用要求，提高所加工零件的加工质量。

目前常用的机床精度检测方法主要分为直接法和间接法。其中直接法是采用精度检测设备测量机床误差，测量过程中直接给出机床精度指标；间接法则是让待测机床加工标准试件，对加工出来的标准试件进行检测，给出标准试件的精度指标，这些指标间接反映了机床的各项精度指标。标准试件法是检测机床动态精度的较为成熟的方法，但是需要经过多次反复试切才能完成精度评价，此测量方法周期较长。并且，由刀具磨损、切削振动等刀具切削过程中产生的误差耦合到标准试件中，这对于评价机床的精度有一定局限性。采用球杆仪对机床进行测量是直接测量方法，仅在机床不加工工件的空运行下，得到机床的若干项误差数据，剔除了刀具切削中产生的误差。因此应用球杆仪可以快速、简单地为多轴机床及加工中心评估，进而为多轴机床和加工中心的诊断、调整与优化提供重要参考。

球杆仪本体，是一个高精度的伸缩式线性传感器，两端各有一个精密球。在使用中，精密球以机械定位的方式固定在两个精密磁力球碗组件之间，两个精密磁力球碗组件分别布置在机床的两个导轨上。安装后即可运行预先编好的数控程序。其中，编辑数控程序使球杆仪按圆轨迹运行最为常用。但是，实际轨迹与预设并不完全相同。实际上，机床几何尺寸中的若干因素、控制系统及移动副磨损都可能造成测试圆半径及其形状偏离设定圆。当机床所测平面内的两轴系运行预设定的圆轨迹时，圆轨迹半径的微小变化将被球杆仪系统实时采集并分析。两轴插补运动形成的实际的轨迹，与预设轨迹进行比较，数据处理后即可对机床精度进行评估，如直线度、垂直度、反向间隙和伺服比例不匹配等。

虽然球杆仪安装好后的运行测量快捷方便，但更多的时间要耗在测量前的安装和固定上。当操作者需要多方向多次测量时，将耗费更多的时间安装和固定球杆仪。

对于球杆仪安装，可用的现有产品是圆柱形磁力球碗组件。磁力球碗组件的上端为碗形，用于吸附精密球；另一端为一个磁力平面，用于将其吸到机床的表面上。球杆仪两端分别吸到两个磁力球碗组件的碗形表面，两个磁力球碗组件通过其下方的磁力平面吸附到机床的合适位置。

两个磁力球碗组件相当于夹具，应用磁力球碗存在以下缺点：

(1)球杆仪在XY、YZ、XZ平面内分别运行测量时，磁力球碗组件的布置位置是不同的。因此，需要三次为磁力球碗组件寻找合适的位置。每次寻找的位置可能相差较远，有时可能直接将磁力球碗组件吸到机床某位置即可，但有时可能需要合适的金属块垫高磁力球碗组件，有时可能需要金属条将磁力球碗组件外伸到距离机床表面较远的位置。另外，由于两磁力球碗组件位置发生变化，每次都要用数控系统将两磁力球碗组件重新对正，步骤繁琐。