[發(fā)明專利]一種基于特征線的弧面凸輪廓面誤差測量與評定方法

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• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111283477A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫樹文;劉志峰;王建華;胡秋實
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20;G01B21/00;G01B11/26
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種基于特征線的弧面凸輪廓面誤差測量與評定方法，該方法的實現(xiàn)步驟如下，構(gòu)建三坐標(biāo)測量機搭配轉(zhuǎn)臺的四軸測量系統(tǒng)；規(guī)劃弧面凸輪廓面待測特征線；測量弧面凸輪廓面特征點；建立弧面凸輪廓面測量系統(tǒng)誤差模型；弧面凸輪廓面特征線誤差評定；弧面凸輪廓面誤差評定；通過建立測量系統(tǒng)的誤差建模，有效規(guī)避掉檢測設(shè)備本身的誤差對測量結(jié)果的影響，并且采用指定角度下弧面凸輪等距廓面特征線誤差進(jìn)行分段測量和評定，避免了測頭半徑補償，提高了測量速度和計算精度。本方法使得檢測的結(jié)果更加的精確，為提升弧面凸輪的加工精度、制定質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)提供理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于弧面凸輪誤差測量與評價技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于特征線的弧面凸輪廓面誤差測量與評定方法。

背景技術(shù)

弧面凸輪是數(shù)控機床自動換刀裝置的關(guān)鍵零部件，自動換刀裝置是中高檔數(shù)控機床的重要功能部件。弧面凸輪分度機構(gòu)運動關(guān)系復(fù)雜，弧面凸輪廓面加工制造難度大，加工質(zhì)量檢測更加困難。目前，我國不具備用于高檔數(shù)控機床自動換刀裝置的完全自主生產(chǎn)能力，大部分依賴進(jìn)口。一直以來，國外企業(yè)憑借強大的技術(shù)實力，牢牢占領(lǐng)著中國的市場，因此，我國在核心技術(shù)上對外商的依賴程度相當(dāng)高。弧面凸輪自動換刀裝置的核心技術(shù)在于弧面凸輪的加工制造和產(chǎn)品質(zhì)量檢測。弧面凸輪的工作廓面為復(fù)雜空間不可展曲面，很難用常規(guī)的方法進(jìn)行測量與評價，目前國內(nèi)尚無成熟的弧面凸輪廓面誤差評價體系，本發(fā)明通過三坐標(biāo)測量機搭配轉(zhuǎn)臺構(gòu)成四軸測量系統(tǒng)，實現(xiàn)指定角度下弧面凸輪等距廓面特征線的測量，避免了測頭半徑補償，提高了測量速度和精度；結(jié)合弧面凸輪廓面的特點，利用計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)特征線的快速匹配與誤差評定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供了一種基于特征線的弧面凸輪廓面誤差測量與評定方法，對弧面凸輪廓面加工精度進(jìn)行快速測量，并對加工質(zhì)量進(jìn)行評定。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于特征線的弧面凸輪廓面誤差測量與評定方法，該方法的實現(xiàn)步驟如下，

S1、構(gòu)建三坐標(biāo)測量機搭配轉(zhuǎn)臺的四軸測量系統(tǒng)；

S2、規(guī)劃弧面凸輪廓面待測特征線；

S3、測量弧面凸輪廓面特征點；

S4、建立弧面凸輪廓面測量系統(tǒng)誤差模型；

S5、弧面凸輪廓面特征線誤差評定；

S6、弧面凸輪廓面誤差評定；

步驟一：弧面凸輪廓面誤差測量系統(tǒng)構(gòu)建；

為提高測量速度與測量準(zhǔn)確性，采用三坐標(biāo)測量機搭配轉(zhuǎn)臺構(gòu)成新的測量系統(tǒng)，弧面凸輪廓面誤差測量系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

弧面凸輪廓面特征線的測量過程：1)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)使弧面凸輪在一定凸輪轉(zhuǎn)角下停止，凸輪轉(zhuǎn)角由圓光柵測量，數(shù)顯表顯示精確度數(shù)(分辨率0.4角秒)；2)測量機測頭在軸截面內(nèi)測量弧面凸輪特征線(Y軸固定不動)；3)弧面凸輪廓面誤差分析處理軟件進(jìn)行誤差評定，不合格產(chǎn)品給出機床加工誤差調(diào)整建議。

步驟二：規(guī)劃弧面凸輪廓面待測特征線；

為了方便三坐標(biāo)測量機進(jìn)行弧面凸輪特征線測量，首先對測量特征線進(jìn)行規(guī)劃，即根據(jù)圖2所示凸輪轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角的關(guān)系，在Solidworks中進(jìn)行弧面凸輪特征線的初步測量規(guī)劃。

由圖4看出，弧面凸輪在運動過程中包括三個停歇段和三個分度段，停歇段凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間分別為[358°，2°]、[52°，122.5°]、[237.5°，308°]；分度段凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間分別為[2°，52°]、[122.5°，237.5°]、[308°，358°]。凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間為[52°，122.5°]、[237.5°，308°]時，凸輪轉(zhuǎn)角相差180°且凸輪所轉(zhuǎn)角度均為70.5°，在進(jìn)行測量特征線規(guī)劃時，將兩個區(qū)間等分相等數(shù)量的特征線，兩個區(qū)間對應(yīng)的特征線所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角相差180°。