一种回转精度检测工装、制造方法和检测方法与流程

1.本发明涉及机床检测技术领域，尤其涉及一种回转精度检测工装、制造方法和检测方法。


背景技术：

2.目前五轴数控机床越来越多，机床的回转定位精度需要定期进行校正和补偿，现有技术中，对于校正和补偿手段一般采用激光干涉仪。
3.但是利用激光干涉仪对旋转轴进行定位精度的检查和校正时，不仅操作非常麻烦，而且检查和校正的准确性难以保证，这严重影响了机床对于高精度工件的加工。


技术实现要素：

4.本发明提供一种回转精度检测工装、制造方法和检测方法，以解决上述问题。
5.一种回转精度检测工装，包括：盘体和圆球；
6.所述盘体上设有凹槽，所述凹槽呈环形，且与所述盘体同心，若干所述圆球设于所述凹槽中，所述圆球之间具有间隙且间隙相等，所述盘体的轴线与回转轴线重合。
7.进一步地，所述凹槽包括内侧面、外侧面和底面，所述外侧面的高度不小于所述圆球的半径，所述圆球与所述外侧面和底面贴靠。
8.进一步地，所述凹槽包括内侧面、外侧面和底面，所述外侧面的高度不大于所述圆球的半径，所述圆球与所述外侧面的上边缘和底面贴靠。
9.进一步地，所述圆球共有72个，所述圆球之间具有间隙。
10.进一步地，还包括定心棒，所述盘体设有中心孔，所述定心棒穿过所述中心孔，所述定心棒的轴线与所述工作台的回转轴线重合，且与所述中心孔的轴线重合。
11.进一步地，还包括坐标杆，所述坐标杆的一端铰接于所述定心棒且可沿所述定心棒轴线移动，另一端设有定位球，所述定位球位于所述圆球的上方。
12.一种回转精度检测工装的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
13.s1：在盘体上设置凹槽；
14.s2：凹槽内设置圆球；
15.s3：在凹槽中注入液态定型材料，使圆球下部浸入定型材料中；
16.s4：驱动盘体匀速转动，直至定型材料定型固化。
17.一种回转精度检测方法，包括以下步骤：
18.s1：将回转轴回转精度检测工装安装到工作台上；
19.s2：工作台转动设定角度；
20.s3：测量圆球转动角度。
21.进一步地，工作台转动的角度等于γ的整数倍，γ＝360
°
/n，其中n为圆球数。
22.进一步地，主轴安装有杠杆千分表，设定任一圆球为初始圆球，主轴驱动杠杆千分表检测初始圆球表面a点的位置，伺服电机转动设定角度后，主轴驱动杠杆千分表检测同一
z轴位置的圆球表面b点的位置，对比a点与b点在x轴和y轴上的位置。
23.本发明公开的一种回转精度检测工装和检测方法，能够简便、准确的对五轴机床旋转轴进行定位精度检测和校正，本发明公开的回转轴回转精度检测工装制造方法，能够制造出本发明公开的回转轴回转精度检测工装，并且具有符合要求的高精度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例1中公开的一种回转精度检测工装结构示意图；
26.图2为本发明实施例1中公开的一种回转精度检测工装俯视图；
27.图3为图2中a-a视角剖视图；
28.图4为图3中b部分的放大图；
29.图5为本发明实施例2中公开的圆球部分放大图。
30.图中：
31.1、盘体；11、凹槽；12、内侧面；13、外侧面；14、底面；
32.2、圆球；
33.3、定心棒；
34.4、工作台；
35.5、坐标杆；51、定位球。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例1
38.如图1、图2所示，一种回转精度检测工装，包括：盘体1和圆球2；
39.所述盘体1上设有与所述盘体1同心的环形凹槽11，若干所述圆球2设于所述凹槽11中，所述圆球2之间具有间隙，且圆球2之间的间隙相等，所述盘体1的轴线与回转轴线重合。
40.本实施例中的圆球采用g10级高精度钢球，凹槽11为圆环形凹槽，圆形凹槽与盘体1同心，圆球之间的间隙非常小，圆球近于满装。
41.圆球将圆周等分为若干份，由于圆球精度很高，当盘体1绕自身轴线转动时，每个圆球上相同的位置对应的角度相同。具体来说，当盘体1固定在回转轴所在的工作台上时，工作台转动，盘体随之转动，伺服电机驱动工作台转过固定的角度，工作台实际转动的角度与伺服电机驱动转过角度之间的角度误差，可由等间隙设置的高精度圆球测出。圆球将圆周均分，转过每个圆球对应的角度固定，伺服电机转过的角度设定为每个圆球对应角度的
固定倍数，则可通过测量每个圆球上相对相同的位置的变化计算出盘体实际转过的角度，盘体转过的角度即为工作台转过的角度，可由此得出工作台转过的角度的误差α，并把得出的角度误差与数控系统回转补偿文件对应的角度进行确定角度新补偿值
±
α。
42.如图3、图4所示，本实施例中，所述凹槽11包括内侧面12、外侧面13和底面14，所述外侧面13的高度不大于所述圆球2的半径，所述圆球2与所述外侧面13的上边缘和底面14贴靠。多个圆球2之间，圆球上相距最近的点为检测点，可通过高倍显微镜观察测量，或激光测量等方式检测此点的位置，进而获得盘体转过的角度。外侧面13的上边缘低于检测点，可以直接通过高倍显微镜进行观察测量。
43.圆球2紧贴外侧面的上边缘，通过控制外侧面的精度，使圆球2的具有较高的位置精度。同时，内侧面与圆球2不接触，避免影响圆球2的位置精度。
44.本实施例中，所述圆球2共有72个，所述圆球2之间具有间隙。间隙宽度约为0.005mm，72个圆球将圆周等分，每个圆球对应的角度为5
°
，即转过每个圆球相同的位置，对应转过的角度为5
°
。
45.本实施例中还包括定心棒3，所述盘体1设有中心孔，所述定心棒3的轴线与所述工作台4的回转轴线重合，且与所述中心孔的轴线重合。工作台4的回转中心设有定位孔，定心棒3穿过中心孔和工作台4上的定位孔，使盘体1与工作台4同轴。
46.本实施例中还包括坐标杆5，所述坐标杆5的一端铰接于所述定心棒3且可沿所述定心棒3轴线移动，另一端设有定位球51，所述定位球51位于所述圆球2的上方。
47.坐标杆5沿定心棒3轴线运动，使定位球51与两个相邻的圆球2抵接，此时坐标杆5所在直线经过两个相邻的圆球2之间。转动工作台，通过坐标杆5的角度，确定圆球2的初始位置，便于使用高倍显微镜观察测量或者激光测量。
48.本实施例中的回转精度检测工装的制造方法，包括以下步骤：
49.s1：在盘体上设置凹槽；
50.s2：凹槽内设置圆球；
51.s3：在凹槽中注入液态定型材料，使圆球下部浸入定型材料中；
52.s4：驱动盘体匀速转动，直至定型材料定型固化。
53.盘体匀速转动过程中，圆球随盘体转动，转动时，各个圆球受到大小相同的离心力，随着转动的进行，各个圆球之间逐渐碰撞摩擦，调整各个圆球之间的距离，直至圆球之间的距离完全相等。在离心力的作用下，圆球之间的距离不再变化，保持转动状态，直至定型材料定型固化，将圆球位置固定。
54.本实施例中的定型材料为树脂，树脂注入凹槽中，待树脂固化，即可将圆球的位置固定，保持相同的间隙。
55.本实施例还公开了一种回转精度检测方法，包括以下步骤：
56.s1：将回转精度检测工装安装到工作台上；定心棒3穿过中心孔16和工作台4上的定位孔，使盘体1与工作台4同轴。
57.s2：伺服电机驱动工作台转动设定角度；工作台转动的角度等于γ的整数倍，γ＝360
°
/n，其中n为圆球数。
58.s3：检测圆球转动角度。
59.具体检测圆球转动角度的方法包括但不限于显微镜观察测量法、激光测量法和杠
杆千分表测量法。
60.显微镜观察测量法，采用高倍显微镜，本实施例中采用放大倍率为1000倍的显微镜，且显微镜带有刻度。首先选定一个钢球，以选定钢球的检测点作为初始检测点，并使选定的钢球的检测点处于易于观察的位置；然后摆放显微镜，使显微镜朝向初始检测点；然后启动伺服电机，转动指定角度，如5
°
，转动完毕后，通过显微镜上的刻度，读取检测点的偏移量，通过偏移量计算出角度误差。
61.激光测量法，与显微镜观察测量法相似，不同之处在于，调整激光至恰好被检测点遮挡位置，然后启动伺服电机，转动设定角度后，再次通过激光检测恰好被检测点挡住的位置，两次位置的差值即为检测点的偏移量，通过偏移量计算角度误差。
62.杠杆千分表测量法，首先主轴安装杠杆千分表；然后通过主轴驱动杠杆千分表，设定任一圆球为初始圆球，使杠杆千分表检测选定的初始圆球表面任意一点a点的位置，其中，优选的位置为圆球的高点；然后主轴驱动杠杆千分表离开检测位置，伺服电机驱动工作台转动设定角度后，主轴驱动杠杆千分表检测同一z轴位置的圆球表面b点的位置，对比a点与b点在x轴和y轴上的位置。通过杠杆千分表可以检测出a点和b点位置的偏移量，通过偏移量计算角度误差。
63.检测时，优选的测量方向为机床y轴方向，使坐标杆向下移动，并使定位球51与两个圆球抵接，调整旋转轴，使坐标杆与y轴平行，此时可选定与定位球51抵接的两个圆球之一为初始圆球，此时的测量位置较佳。
64.检测需多次进行，并多次记录数据，通过多次检测，计算得出角度误差α，并把得出的角度误差与数控系统回转补偿文件对应的角度进行确定角度新补偿值
±
α。
65.实施例2
66.如图5所示，本实施例与实施例1不同的是，所述凹槽11包括内侧面12、外侧面13和底面14，所述外侧面13的高度不小于所述圆球2的半径，所述圆球2与所述外侧面13和底面14贴靠。
67.外侧面13较高，在工作制作过程中，盘体在旋转时，圆球在凹槽中更稳定，避免飞出。在检测时，可以采用杠杆千分表测量法。
68.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。