專利名稱：導軌成形磨床雙磨頭熱伸長非接觸測量機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及成形磨削加工技術，尤其是涉及一種導軌成形磨床雙磨頭熱伸長非接 觸測量機構。
背景技術：
精密曲面直線滾動導軌是當前精密數控加工設備中的關鍵部件，對機床整體精度 和加工過程的平穩性具有重要影響。精密曲面導軌的精加工工序一般在導軌成形磨床上完 成。導軌成形面的磨削涉及到多個面，其中導軌兩個側面的加工一般采用兩個立式磨頭配 以成形砂輪進行對稱磨削。磨削加工開始時，左右磨頭處于相同高度，以保證導軌側面形狀的對稱性。加工過 程中由于主軸和砂輪發熱造成兩個磨頭出現伸長現象，而且由于結構、材料、安裝等環節中 存在的差異，兩個磨頭的熱伸長量往往并不一致。該現象造成的后果是兩個導軌側面成形 面發生高度差異，會導致安裝于導軌的滑塊出現傾斜，嚴重影響加工精度和導軌耐用性。針對該問題，傳統的方法是磨削經過一定時間后，對產品進行抽樣檢驗，如果發現 兩個磨頭高度不一致，則通過數控系統進行手動補償調節Z軸高度。這樣的方法不僅存在 測量精度差、穩定性不高等缺點，同時測量、加工效率低，并可能出現不合格品，造成浪費。理想的方法是能夠在加工過程中在線獲得左右磨頭的熱伸長數據，并通過比較， 將伸長量經專用接口傳輸給數控系統，由數控系統自動進行補償控制。采用該方法首要解 決的問題包括1、設計合理的測量方式。一方面，由于熱伸長量最終體現在砂輪的水平高 度上，而砂輪在磨削加工中是不間斷運轉的，傳統的接觸式測量方式難以有效應用；另一方 面，磨削加工中的雜質及冷卻液會極大地影響接觸式測量的精度，同時給傳感設備造成傷 害。2、設計合理的測量機構。理想的測量機構能最大限度地減少對原有機床結構的影響， 盡量在不改變原有結構和運行方式的情況下實現在線測量。而且，為滿足對左右磨頭測量 的需要，需要考慮裝置的靈活移動和配置能力。
發明內容
為了減小雙磨頭熱伸長量的差異，提高導軌成形面形位精度，本發明目的在于提 供一種導軌成形磨床雙磨頭熱伸長的非接觸測量機構，以實現雙磨頭熱伸長量的精確在線 測量，同時將測量信息反饋給數控系統，以進行有效的誤差補償。本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下熱伸長非接觸測量機構它包括X方向拖板、Z方向拖板和非接觸激光位移傳感器； 其中1)X方向拖板一側面上下分別設有對稱布置的X方向拖板導軌槽，靠近X方向托板 導軌槽的X方向拖板下方設有X方向托板螺母座，X方向拖板的另一側面的左邊設有Z方 向單導軌，右邊設有Z方向絲杠；2) Z方向拖板一側面左邊設有Z方向拖板螺母座，右邊設有Z方向拖板導軌槽；Z方向拖板導軌槽與所述X方向拖板的單導軌配合，Z方向拖板螺母座與所述X方向拖板的Z 方向絲杠配合；Z方向拖板下端設有傳感器安裝座，安裝座上安裝非接觸激光位移傳感器， 通過螺釘固定；X方向拖板上的兩條X方向拖板導軌槽與兩根磨頭X方向導軌配合，X方向拖板上 的拖板螺母座與設置在導軌成形磨床雙磨頭之間的測量機構X方向絲杠配合，使整個熱伸 長非接觸測量機構安裝在導軌成形磨床雙磨頭之間，安裝后非接觸激光位移傳感器位于砂 輪的上表面。測量時，在左磨頭砂輪測量位置進行一次采集多個點求取均值，減小測量誤差，獲 得高度值，然后通過X方向絲杠驅動X方向拖板，到達右磨頭砂輪測量位置，并獲得測量值。 將當前測量值與前次測量對比，將熱伸長差異信息反饋給數控系統，進行自動補償。本發明具有的有益的效果是本發明的采用了可移動式結構的非接觸測量方法。豐富了當前成形磨削加工中誤 差測量監控方面的思路，同時針對雙磨頭裝置進行設計，具有良好的適應性，有效地解決了 成形面磨削加工中左右磨頭熱伸長的在線測量問題。由于采用了可移動式結構的非接觸測量方法，一方面，避免了測量設備與旋轉砂 輪的直接接觸，提高了設備的安全性和測量精度，另一方面，通過一組機構實現了左右兩個 磨頭的熱伸長測量，高效、經濟，而且無需改動原有磨床主體結構。本發明在不影響磨床龍門架及磨頭主結構的前提下，通過增加的附加結構，能夠 有效實現雙磨頭熱伸長的非接觸測量，機構穩定性好，操控簡便，測量精度高，有效提高了 導軌成形磨削中兩個側面的對稱性和精度，改善了導軌的性能。
圖1是本發明測量機構的安裝狀態示意圖。圖2是測量機構整體結構原理圖。圖3是測量機構X方向拖板的結構左視圖。圖4是圖3的右視圖。圖5是圖3的A向視圖。圖6是測量機構Z方向拖板及安裝座機構主視圖。圖7是測量機構Z方向拖板結構左視圖。圖8是圖7的B向視圖。圖9是激光位移傳感器非接觸測量的示意圖。圖10是本發明的測量機構的工作過程和熱伸長補償控制流程示意圖。圖中1-磨頭X方向導軌，2-機構X方向絲杠，3-磨頭主軸，4-砂輪，5-工作臺， 6-工件，7-龍門架，8-磨頭拖板，9-Z方向拖板，IO-X方向拖板，Il-X方向拖板導軌槽，12-X 方向拖板螺母座，13-Z方向單導軌，14-Z方向絲杠，15-Z方向拖板螺母座，16-傳感器安裝 座，17-螺釘，18-非接觸激光位移傳感器，19-Z方向拖板導軌槽。
具體實施例方式下面結合附圖和實施過程對本發明作進一步的說明。
如圖1 圖8所示，熱伸長非接觸測量機構它包括X方向拖板10、Z方向拖板9和 非接觸激光位移傳感器18 ；其中1)X方向拖板10—側面上下分別設有對稱布置的X方向拖板導軌槽11，靠近X方 向托板導軌槽的X方向拖板10下方設有X方向托板螺母座12，X方向拖板10的另一側面 的左邊設有Z方向單導軌13，右邊設有Z方向絲杠14 ；》Z方向拖板9 一側面左邊設有Z方向拖板螺母座15，右邊設有Z方向拖板導軌 槽19 ；Z方向拖板9導軌槽19與所述X方向拖板10的單導軌13配合，Z方向拖板螺母座 15與所述X方向拖板10的Z方向絲杠14配合；Z方向拖板9下端設有傳感器安裝座16， 安裝座上安裝非接觸激光位移傳感器18，通過螺釘17固定；X方向絲杠2旋轉的動力由X 方向伺服電機產生；Z方向絲杠14旋轉的動力由Z方向伺服電機產生。X方向拖板10上的兩條X方向拖板導軌槽11與兩根磨頭X方向導軌1配合，X方 向拖板10上的拖板螺母座12與設置在導軌成形磨床雙磨頭之間的測量機構X方向絲杠2 配合，使整個熱伸長非接觸測量機構安裝在導軌成形磨床雙磨頭之間，安裝后非接觸激光 位移傳感器18位于磨頭主軸3砂輪4的上表面。加工時，工件6裝夾在工作臺5上，龍門架7上的磨頭主軸3驅動砂輪4對工件6 側面進行精密磨削，本測量裝置實現加工中兩個磨頭主軸3的熱伸長檢測功能。整個測量 機構可在X方向定位于左右磨頭砂輪上表面的測量位置，使激光點位于砂輪上表面，并通 過Z方向定位200 300mm范圍的非接觸測量高度。測量時，在左磨頭砂輪測量位置進行 一次采集多個點求取均值，減小測量誤差，獲得高度值，然后通過X方向絲杠2驅動X方向 拖板10，到達右磨頭砂輪測量位置，并獲得測量值。將當前測量值與前次測量對比，將熱伸 長差異信息反饋給數控系統，進行自動補償。采用激光位移傳感器進行非接觸測量時，通過發射光在測量工件表面產生漫反 射，根據反射光在CCD成像中的位置變化，傳感器利用三角測量原理，計算被測砂輪的位移 量，從而實現高精度測量。激光位移傳感器非接觸測量原理如圖9所示。本發明的工作過程如下1、對刀調整左右砂輪至等高，開啟磨頭主軸，加工開始；2、獲得左右磨頭X軸向位置信息，并控制測量機構X方向定位于砂輪上表面位置， 以便于對左磨頭進行測量；3、啟動非接觸激光位移傳感器，將光點打至砂輪上表面，并根據測量值，調整測量 機構，使其在Z方向定位于200 300mm的最佳測量高度；4、動態連續采集批量數據，并均化處理后輸出，作為本次高度測量結果反饋給系 統；5、重復2 4步，對右砂輪進行測量；6、通過本次左右砂輪測量數據與前次測量數據的比較，獲得磨頭熱伸長量，將此 熱伸長量通過數控系統接口反饋給機床，進行補償。激光非接觸熱伸長測量工作過程如圖10所示。
權利要求
1. 一種導軌成形磨床雙磨頭熱伸長非接觸測量機構，其特征在于熱伸長非接觸測量 機構它包括X方向拖板(10)、Z方向拖板(9)和非接觸激光位移傳感器(18)；其中1)X方向拖板(10)—側面上下分別設有對稱布置的X方向拖板導軌槽，靠近X方向托 板導軌槽的X方向拖板(10)下方設有X方向托板螺母座(1 ，X方向拖板(10)的另一側 面的左邊設有Z方向單導軌(13)，右邊設有Z方向絲杠(14)；2)Z方向拖板(9)一側面左邊設有Z方向拖板螺母座(15)，右邊設有Z方向拖板導軌 槽(19) ；Z方向拖板(9)導軌槽(19)與所述X方向拖板(10)的單導軌(13)配合，Z方向 拖板螺母座(15)與所述X方向拖板(10)的Z方向絲杠(14)配合；Z方向拖板(9)下端設 有傳感器安裝座(16)，安裝座上安裝非接觸激光位移傳感器(18)，通過螺釘(17)固定；X方向拖板(10)上的兩條X方向拖板導軌槽(11)與兩根磨頭X方向導軌(1)配合，X 方向拖板(10)上的拖板螺母座(12)與設置在導軌成形磨床雙磨頭之間的測量機構X方向 絲杠(2)配合，使整個熱伸長非接觸測量機構安裝在導軌成形磨床雙磨頭之間，安裝后非 接觸激光位移傳感器(18)位于砂輪的上表面。
全文摘要
本發明公開了一種導軌成形磨床雙磨頭熱伸長非接觸測量機構。包括X方向拖板、Z方向拖板和非接觸激光位移傳感器；X方向拖板和Z方向拖板相配合后，X方向拖板上的兩條X方向拖板導軌槽與兩根磨頭X方向導軌配合，X方向拖板上的拖板螺母座與設置在導軌成形磨床雙磨頭之間的測量機構X方向絲杠配合，使整個熱伸長非接觸測量機構安裝在導軌成形磨床雙磨頭之間，安裝后非接觸激光位移傳感器位于砂輪的上表面。本發明在不影響磨床龍門架及磨頭主結構的前提下，通過增加的附加結構，能夠有效實現雙磨頭熱伸長的非接觸測量，機構穩定性好，操控簡便，測量精度高，有效提高了導軌成形磨削中兩個側面的對稱性和精度，改善了導軌的性能。
文檔編號B24B49/12GK102059652SQ201010231749
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者傅建中, 姚鑫驊, 沈洪垚, 甘文峰, 賀永 申請人:浙江大學