[发明专利]机床分度误差补偿方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工中在线原位测量系统的误差补偿。具体讲涉及机床分度误差补偿方法及装置。

背景技术

国民经济与国防的发展对于产品的精度要求越来越高、各种形状复杂的零件所占的比重越来越大。这些高精度复杂零件加工时间长、加工费用高，不合格品带来的损失大。在加工工艺过程中采用适当的检测装置，适时地检测加工件的各种尺寸、形状、位置参数，对于提高加工精度，保证产品质量、防止或减少废品，具有重要意义。

目前国内外广泛采用的一类加工中检测中装置，如意大利Marpose公司和我国中原量仪厂等生产的加工中测量装置，只能用于轴径、孔径、台阶高度等一些简单参数的测量。而国民经济与国防中需要加工许多复杂的零件，如发动机整体叶盘、齿轮、箱体等。这些零件形状复杂，目前国内外生产的加工中测量装置显然无能为力。

对于这类复杂零件，目前最常用的方法是在生产线的两个工序间放置一些专用或通用测量仪器。在完成一个加工工序后对加工件进行较全面的检测。根据检测结果只让在上一道工序符合要求的零件进入下一道工序。发动机整体叶盘等复杂零件的原材料与前面已完成的工序加工费用都很高。如果因为某一道工序中某些局部参数不符合要求而报废是十分可惜的，应当尽可能进行返修，使之成为合格件。对于上面所述的方法，在发现某些局部参数不符合要求，要再送回原机床返修存在许多困难。一是整个工艺流程不顺，二是将工件从机床上卸下后就失去了它的安装基准，重新安装会因基准改变带来误差。为了解决这两个问题要求进行在线原位检测。

有的数控机床和加工中心带有检测装置。最简单的是在加工完毕后，用机床上配置的测头检测刀具的磨损。这种方法只能发现刀具的磨损，发现不了其它加工误差。较先进的方法是，在刀具退出后，在刀具处换上测头，利用机床带动测头运动，对工件进行检测。这种方法固然能够发现由于刀具磨损、机床振动、由于切削力引起的变形等影响，但是从原理上说它存在问题，它不能发现由于机床运动误差而产生的种种误差。刀具与测头是由同一控制系统、运动机构带动运动，机床的运动误差同时影响加工误差与测量误差。

计量学的一条基本原则是检测装置应该独立于加工机床。针对上述问题，发明了一种(1)体积小，能够安装在机床旁。在机床加工原位，不卸下工件，对复杂工件进行各种尺寸、形状、位置参数全面检测的测量系统。(2)具有5个自由度，可探测性强，能够对整体叶盘、异形齿轮等复杂零件进行在线原位测量。(3)重量轻，可以在必要时从机床旁移开，不影响机床各种工作。(4)能够进行扫描或点位自动测量，测量效率高。(5)具有多种误差补偿措施，测量精度高。(5)具有强大的数据处理软件，对自由曲面进行拟合和重构，与被测曲面的理论模型进行比较，形成返修指令。它将在复杂零件的生产中获得广泛应用，解决国民经济与国防中许多迄今为止难以解决的问题，具有重要的学术意义和实用价值，具有重大的经济效益和社会效益。这一成果已另行申请专利。

图1是数控机床的与加工中心的一种典型布局。加工件安装在机床工作台2的转台4上，它的后方是刀架3，前方有两个辅助工位1和5，供上下料用。测量机只能安装在两个辅助工位1和5之间的狭小地带(通常只有四、五百毫米宽)内。但是这种测量系统，不管采用什么样的结构形式，只能测量接近测量机一端的某些部位。要伸到机床的后端，即刀架3的一端进行测量是很困难的。特别是对于整体叶盘等这样一些复杂零件，叶片扭转角很大，而相邻叶片间槽很窄，探针从后端伸入是非常困难的。比较现实的方法通过转动机床转台4，将需要测量的叶片或齿转到机床前端，进行测量。但是这里出现了一个新问题，转台4的分度误差和转轴的径向与轴向运动误差影响测量结果。它违反了计量学的一条基本原则：检测装置应该独立于加工机床。为了避免机床转台分度误差和转轴的径向与轴向运动误差的影响，需要有适当的方法，能够补偿上述误差。

发明内容

本发明旨在解决克服现有技术的不足，提供一种能够避免机床转台分度误差和转轴的径向与轴向运动误差的影响，进行误差补偿的方法或装置，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，机床分度误差补偿装置，结构为：圆形的标准球盘上安装有N个标准球；N个标准球安装在标准球盘的同一高度上，并均布在与标准球盘外圆同心的圆周上，标准球盘安装在机床的转台上，标准球盘的外圆与机床的转台转轴同心。

标准球是钢球或陶瓷球，在球的一端打一个盲孔，在孔内镶入一根螺杆，并用胶粘死。