[發明專利]一種用于直線度誤差測量的高精度測頭裝置

有效

• 申請號: 201810260380.0
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108519046B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 凌四營;李軍;于寶地;陳義磊;汪訓練;王立鼎
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B7/31
• 分類號: G01B7/31
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發明屬于精密加工與測試技術領域，公開一種用于直線度誤差測量的高精度測頭裝置。包括：導軌座、微位移杠桿傳遞系統、滑塊系統、滑塊驅動系統、側壓板、上壓板、蓋板和側擋板。本發明采用聚四氟乙烯導軌軟帶作為摩擦副材料，在潤滑狀態下可顯著提高滑塊和測頭運動平穩性；測點位置位于導軌工作面的延長面上，因此該方向上沒有測量阿貝誤差，測量精度可達亞微米量級；采用高靈敏度的交叉簧片微位移傳遞杠桿，將球測頭采集的微位移量等量傳遞給高精度的電感測頭，適用于不能直接采用軸向測頭的高精度直線度誤差的測量。該裝置具有結構簡單、對稱變形及驅動精度對測頭運動精度影響不大、無測量阿貝誤差、直線度誤差測量精度高、使用范圍廣等優點。

技術領域

本發明屬于精密加工與測試技術領域，涉及一種用于直線度誤差測量的高精度測頭裝置。

背景技術

直線度誤差是非常常見的一種形位公差。根據測量的連續性，測量直線度誤差的方法有連續測量法和單點多次測量法；根據數據采集方向的個數又分為單自由度測量和雙自由度測量。其中單自由度的直線度測量應用最廣泛，不僅適用于平面上任意直線的測量，還適用于母線為直線的回轉體及直紋面曲面的測量。要保證直線度儀的測量精度，必須保證用作直線度測量基準的測頭系統自身的運動直線度，即保證用于直線度測量的測頭裝置導軌系統的精度。

可用于直線度測量的導軌類型有滾動式和滑動式兩種類型，滑動式根據所用介質不同，又分為氣浮導軌、液壓導軌和直接接觸式導軌。滾動導軌由于用高精度鋼球或滾柱作為滾動體，摩擦系數較低，可用于高速工況。市場上大多數商品導軌多采用此類型，但由于此類型導軌誤差源較多(滾動體的精度、滾動體的粒間直徑差等)，加上滾動體不吸振，致使測量精度不高。滾動導軌的最高運動直線度一般在微米量級。氣浮導軌、液壓導軌可以達到較高的運動直線度，但由于該類型的導軌系統中有氣體和液體作為介質，致使系統的剛度不高，不能承受重載。另外氣浮導軌和液壓導軌加工成本較高，對測試環境的要求也較高，因此測量成本較高。

已公開的發明專利提出了一種用于直齒標準齒輪螺旋線測量的高精度定位裝置(公開號：CN105716554A)，解決了直齒標準齒輪的高精度定位與高靈敏度的調整難題。為解決1級精度直齒標準齒輪螺旋線偏差的測試難題，還需要一種用于直線度誤差測量高精度測頭裝置。目前能夠滿足1級精度直齒標準齒輪螺旋線偏差測量的測頭導軌系統結構復雜、成本太高，而且還不能直接使用。

發明內容

為解決現有測頭導軌系統測量精度不高及其制造成本太高的問題，本發明提供了一種沒有測量阿貝誤差的高精度直線度誤差測頭裝置。

具體技術方案如下：

一種高精度直線度誤差測頭裝置，包括：導軌座、微位移傳遞杠桿系統、滑塊系統、滑塊驅動系統、側壓板、上壓板、蓋板和側擋板；

導軌座為整體式結構，其豎直和水平面上分別設置具有寬跨度的兩組共面的工作面，水平面和豎直面之間的夾角與滑塊對應面之間的夾角相匹配，并通過配研以獲得較高的配合精度；導軌座結構對稱，其上設有導軌座安裝孔、測頭行程槽、電感測頭活動槽、微位移傳遞杠桿活動槽及與蓋板和側擋板的連接螺紋孔；兩組導軌之間的跨度根據測頭的行程來設計。導軌座的水平工作面與電感測頭活動槽的水平中截面共面；以確保測點位置在導軌座的水平面的延長面上，從而確保了測量水平上的直線度誤差沒有測量阿貝誤差。導軌座結構對稱，熱誤差及應力變形誤差使導軌座的變形趨于對稱，該對稱的變形誤差對布置在導軌中間的測頭直線度誤差有相互抵消的作用，從而使該結構的導軌具有較高的精度穩定性。