專利名稱:刀具接觸探測系統(tǒng)的參考基準的制作方法
此發(fā)明是關(guān)于一般閉環(huán)數(shù)控機床，特別是關(guān)于刀具接觸探測器的量規(guī)問題。
以前工藝的描述自動精密加工技術(shù)現(xiàn)在正迅速發(fā)展，完全依賴手工操作的系統(tǒng)已大量地被具有通用性的數(shù)控加工系統(tǒng)代替。盡管在這些自動系統(tǒng)中材料的切削和其它加工是自動進行的，但還需要大量的手工操作，這主要是由于要測量已加工好工件的尺寸和根據(jù)通常存在的數(shù)控刀具偏差作刀具調(diào)整。這些手工測量和刀具調(diào)整要考慮許多因素，例如刀具的磨損;刀具的重新定位和刀具更換;以及由于發(fā)熱，承受重載等原因造成刀具、工件和加工機械本身尺寸變化等。
舉例來說，在數(shù)控車床上進行最典型的加工，有些調(diào)整即刀具偏差必須由操作者在開始加工某一工件時進行人工修正。開始加工前，操作者必需將刀具移到設(shè)定位表面，通過人工測量刀具和基準面間的距離，從而確定刀具位置。這通常用墊片或類似材料進行，這些測量構(gòu)成人工確定刀具偏差的依據(jù)。當車床帶有一個多刀刀架時，對于每個車刀，機床的每個運動軸都要進行這種操作。在進行特殊的工件表面最后定形切削前，用手持卡尺對半成品的各表面尺寸進行測量。使操作者決定最后切削刀具所要求的修正量。最終切削完成后，要用卡尺對工件進行檢查，看其尺寸是否與所要求的尺寸相一致。
上述各種操作的每個步驟都是十分費時的，其所花費的時間占生產(chǎn)某個工件所花時間的絕大部分。這就限制了機床的生產(chǎn)能力?？紤]到當前車床、銑床(加工中心)的日加工工時價格，任何機床能力的降低都會在經(jīng)濟方面帶來重大影響。更重要的是，所有這些手工操作使加工過程易受人本身錯誤動作的影響。
根據(jù)以上介紹，解決所存在問題的辦法就是手動測量和刀具調(diào)整的自動化，即采用計算機控制的數(shù)控系統(tǒng)。在這種數(shù)控系統(tǒng)中，計算機置于遠離數(shù)控單元，也可裝在數(shù)控單元上，如采用微處理機。另外，遙控數(shù)控單元可自帶計算能力也可以連接數(shù)控單元。一個計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)可以存貯整個程序，在任何時刻調(diào)用，編輯(例如增刪某些程序塊)進行偏差計算和其它運算，而不象一般數(shù)控(NC)系統(tǒng)，要輸入貯存在象磁帶一類存貯器上的連續(xù)數(shù)據(jù)塊。
盡管在精加工領(lǐng)域發(fā)展階段，全自動系統(tǒng)還沒有被廣泛采用，到目前為止已進行了大量開發(fā)工作，但大多數(shù)只限于某些特定的情況，重復(fù)執(zhí)行單一的加工操作?，F(xiàn)已有人在機床床身上或在一個必要時可以移去的樞軸臂上安裝一個接觸觸發(fā)探測器，刀具的位置可以用探測器為基準，通過記錄刀具和探測器相接觸時刀具的位置進行修正。根據(jù)觀測到的程序給定位置和實際位置之差決定偏差補償量，并將其存于數(shù)控裝置的有關(guān)單元中，偏差量補償了程序接觸位置和實際接觸位置的差值。
具有上述特性的系統(tǒng)及方法發(fā)表在美國專利No4，382，215中，題目為《精密加工系統(tǒng)與方法》1983、5、3由Allan.R.Barlow和Willian.A.Hunter發(fā)布，并授予該申請的受讓人。如Barlow，et al專利中所解釋的那樣，在刀具架上安裝一個接觸觸發(fā)探測器或敏感元件。后一探測器首先以基準面為標準進行標定，之后用來標定刀具感應(yīng)探頭。只有與刀具感應(yīng)探頭相接觸時，所選刀具的切削刃才被標定完畢。根據(jù)以上操作結(jié)果確定刀具偏差的初始修正值，并將其存貯在數(shù)控裝置的有關(guān)存貯單元中。加工開始后，再次標定元件感應(yīng)探頭，用它探測工件的加工表面。由此得到的數(shù)據(jù)決定最后切削所需的修正量。之后，探測切削平面，檢查工件實際尺寸與給定值是否一致。盡管接觸觸發(fā)探測器的結(jié)構(gòu)簡單，它必須有特定的結(jié)構(gòu)，以保證能夠探測到一系列另件。在某些專營商店可以買到作為商品出售的探頭。注意探頭易于破碎，而且探頭至少占用刀架上的一個刀具位置，例如六角車床，所以不能滿足所有切削。
為了克服接觸觸發(fā)探測系統(tǒng)的缺點，工藝過程改為刀具既可加工另件又可作測量加工工件的量規(guī)。這樣一個系統(tǒng)在美國專利4，428，055中發(fā)表，題為<精加工工具接觸探測系統(tǒng)與方法>，在1984、1、24由John R.Zurbrick和John R.kelley發(fā)布，同時也授與該申請的受讓人。如Eurbrick.et al專利中所示，采用振動傳感器來探測刀具切削刀刃與位置參考平面的接觸，切削刀刃以參考面為基準，通過閉環(huán)控制進行標定。在每個參考面上測定切削刀刃的程序給定值與實際位置之差，在每個軸上自動產(chǎn)生一個刀具位置偏差的初始補償，并存入數(shù)字控制器，在機加工后，最終切削結(jié)束之前，至少探測一次工件，在此操作期間，刀具作為刀具接觸探測器功能。安裝在六角刀架上的頻配聲振動變送器記錄當標定過的切削刀刃接觸已切削表面時刀具產(chǎn)生的振動。確定所需的刀具位置修正，同時送入數(shù)控裝置，以保證最終切削尺寸與要求值一致。最終切削加工后，用振動探測方式，以標定過的切削刀刃再次探測最終切削加工表面。盡管這種系統(tǒng)在工藝上作了重大改進，但是當?shù)毒弑旧碜鳛榱恳?guī)時，并不總能達到專用機床的兩個參考或兩個基準面。
美國專利4，382，215和4，428，055特在此用來作參考。
因此，本發(fā)明的目的是改進被加工部件的量具部分。另一目的就是改進閉環(huán)數(shù)控加工系統(tǒng)中使用的接觸探測系統(tǒng)。還有一個目的是改進刀具接觸探測系統(tǒng)的基準面裝置。再一個目的是提供一種裝置以基準面取代基準環(huán)，例如應(yīng)用在數(shù)控機床車床主軸中的基準環(huán)。
簡要地講，本發(fā)明以較好的形式實現(xiàn)了上述目標和其它目的。在數(shù)控機床上安裝一個事先所選定的截面形狀為細長超聲振蕩參考柱，使其距旋轉(zhuǎn)軸(也可稱為參考點)的距離為已知值，使參考柱縱軸垂直于工件。切削刀具既作為切削元件又作為接觸探頭，與振動參考柱一起，測量被加工的工件。參考柱最好作縱向振動。通過安裝在刀架(上面裝有刀具)上的頻配加速度計，探測刀具與參考柱、加工部件表面的接觸。信號輸出代表了被接觸的刀具。這些信號通過旋轉(zhuǎn)耦合器和整形電路送到閉環(huán)數(shù)控裝置上。由于在刀具坐標參考系中，振蕩柱基準參考面的準確位置是已知的，所以一旦刀具與參考柱相接觸，刀具表面的位置也就成為已知的了。使得數(shù)控裝置可以修改刀具磨損、尺寸變化等偏差。實際上，振動基準面用作標定器工具表面，一旦標定后，刀具就可以探測工作表面，通過傳送到加速度計上的摩擦振動探測與工件的接觸，通過比較坐標系中的表面位置值或相對參考柱的位置，確定工件的尺寸。
本發(fā)明由附加在說明中的權(quán)利要求
所限定，配合所給附圖，參考下列說明可以更好地理解本
發(fā)明內(nèi)容
。
圖1是一個簡化的裝有水平六角刀架車床的正視圖，它代表了現(xiàn)有技術(shù)，而且采用可旋轉(zhuǎn)刀架，使各個刀具或探測10進入操作位置。
圖2是一個簡化的圖1所示轉(zhuǎn)塔車床的俯視圖，圖中反映了本發(fā)明主要特點。
圖3為本發(fā)明中優(yōu)先參考柱的具體方案圖。
圖4展示了參考柱組件簡化正視圖，參考柱組件包括圖4所示的參考面和固定在圖2車床上的復(fù)位彈簧。
圖5為一個電氣方塊圖，展示了安裝在圖2所示的刀架上的加速度計和圖1所示的數(shù)控裝置之間的信號通道。
圖6是為了使讀者理解本發(fā)明操作而給出的特性曲線。
參照附圖，主要是圖1，它是一個簡化的臥式六角車床加工裝置的正視圖。通常一個六角車床沿著兩個相互垂直的軸線操作，一個是X軸，另一個是E軸，X軸定義為垂直于床身的方向，而E軸與床身的方向一致。如圖所示，床身包括機座10，機座10上有兩條沿E軸方向的導(dǎo)軌，其中一條在圖中標號為12。平行于E軸是車床軸16的中心線14。在導(dǎo)軌12上安裝一個沿E軸方向可以向前(接近工件-E)，向后(離開工件+E)滑動的大滑板或橫向滑板18，滑板沿E軸定位，由普通的直流定位電機帶動絲杠(圖中未畫)完成的。
此外，滑板18裝有一對橫向?qū)к?0、22，橫向?qū)к壣嫌谢瑝K24可以沿X軸垂直于附圖平面定位，圖中未畫，滑塊24在X軸上的定位也是由直流定位電機帶動絲杠完成的。每個電機或絲杠可以裝一個普通的解算器或編碼器，以提供反饋信號指示對應(yīng)元件的旋轉(zhuǎn)定位。這些反饋信號代表滑板18與滑塊24各自在相應(yīng)軸上的線性定位。另外，可以采用合適的電或光電編碼器提供直接反映滑板18和滑塊24線性位置的反饋信號。
滑塊24帶動刀架26，在刀架26上有多個刀具位置28，每個位置都可以安裝刀座30。圖1所示的六角刀架26通常在刀具位置28上可以安裝六把獨立的切削刀或接觸探頭。通過適當轉(zhuǎn)位，即轉(zhuǎn)動刀架26，每個刀具或探頭都可以被置于圖示的操作位置上。為了簡單明了，圖1所示的刀架僅安裝一個刀座30和一把刀具29。另外，刀具29裝有刀片31，刀片31的切削刃32正對工件。
圖1所示的床身還包括一個主軸驅(qū)動裝置和安裝在一端的齒輪箱。旋轉(zhuǎn)主軸16從驅(qū)動裝置和齒輪箱中伸出，主軸16帶動卡盤36，在卡盤上裝一組用于裝卡工件41的卡爪38。另外，軸16上有一個軸凸頭40與卡盤36相接。凸頭40平面與主軸16或中心線14的交點定為原始另點位置，也就是說專用機床的生產(chǎn)者從原始另點開始確定機床部件和刀具位置以便進行系統(tǒng)編程。而所有編程位置均參考于此原點。機床本身的測量系統(tǒng)始終以對原點的相對位置來計算或測量。測量系統(tǒng)的原點通常設(shè)在遠離主軸凸頭和中心線的地方，因為刀架18和橫向滑塊是可以移動的。
現(xiàn)有技術(shù)中卡盤36的結(jié)構(gòu)，還設(shè)有一個基準環(huán)，至少有兩個位置參考面或基準面，它們分別垂直于X軸E軸，每個參考面位置距原點的距離是已知的。且已標定過，圖中卡盤的外園面42構(gòu)成一個參考面，卡盤面44構(gòu)成另一參考面。
在上述的Zurbrick，et al的美國專利4，428，055中，刀架上部安裝一個事先確定好的聲振動變送器，產(chǎn)生一個電信號隨著機械或聲振動而變化。例如，切削刀刃32與旋轉(zhuǎn)工件41相接觸時將“摩擦振動”傳送到變送器。工件相對于切削刀刃的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生所需的快速相對運動引起振動。在探測時，刀具32輕輕接觸工作表面，并馬上退回，所施加的控制力要保持最小值，避免在探測操作中切削工件表面。在某些情況下，不允許在最終切削工件上做記號，在探測操作中，工件可以作反向旋轉(zhuǎn)，即使這樣，不論用力多輕，最終工件表面可能因為與切削刀刃接觸造成損壞。為此，必要時振動器39可安裝在卡盤36上，工件不旋轉(zhuǎn)時傳送小振幅的振動。這種振動由工件41傳送到刀具32上，通過裝有刀座30的刀具夾座和滑刀架26傳送到變送器37。所以刀具切削刃與工件表面間的快速相對運動是通過振動器在工件中所引起的小幅值往復(fù)運動實現(xiàn)的，而不是由工件的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的。在探測過程中，工件不轉(zhuǎn)動，而振蕩器39卻工作。
圖1中標號為46的單元是NC系統(tǒng)。系統(tǒng)與機床中(即車床)許多不同元件建立電的聯(lián)系，如直流定位電機、解算器和聲變送器等等。數(shù)控單元46還包括一個送帶機48，用來存貯加工工件的數(shù)控程序，它以代碼形式表示不同的指令，例如程序可用來檢索刀架26;打開加工所需的冷卻劑;選擇主軸旋轉(zhuǎn)方向和速度;用特定的順序移動探頭，刀具及其它有關(guān)的操作。根據(jù)要加工的工件、所用的刀具，磁帶可貯存某些數(shù)據(jù)例如需加工工件某一平面的要求尺寸、每個尺寸的允許加工裕量以及要考慮的某些參數(shù)。
數(shù)控單元46最好裝一個微處理機執(zhí)行存貯在磁帶上的指令，微處理機發(fā)出某種控制信號影響磁帶指令。微處理機還對各種探測操作獲得的數(shù)據(jù)進行處理、計算偏差對執(zhí)行程序的各種切削操作進行修正。此外，上述有些功能可由遙控計算機執(zhí)行，例如在一個分布控制系統(tǒng)的中央計算機，把處理后的數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控單元64，同時由64產(chǎn)生適當?shù)目刂菩盘?。在這種結(jié)構(gòu)中，數(shù)控單元46的計算能力可以保持不變。
探測操作得到的數(shù)據(jù)，來自解算器的反饋數(shù)據(jù)和程序本身輸入的數(shù)據(jù)由微處器處理，計算出上述誤差。數(shù)據(jù)處理后得到的電機控制信號與對應(yīng)電機解算器或其它位置反饋裝置收到的位置反饋數(shù)據(jù)進行比較。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，兩種信號比較得到的差值控制刀具切削刃的位置或測量探頭的位置。數(shù)控單元46也可用來計算、顯示、打印工件的實體尺寸，以及計算它與程序給定值的偏差，顯示允許的加工裕量。數(shù)控單元46可采用商品化設(shè)備，例如用戶可買到通用電氣公司所設(shè)計的Mark Century 2000計算機數(shù)控裝置。
圖1所示加工系統(tǒng)操作的進一步討論可參閱上述引用的Zurbrick，et al專利，美國專利號4，428，055，文中介紹了利用刀具29作為刀具接觸探頭來測量被加工工件41的想法，對于專用機床，當用刀具作為量規(guī)時，并不總能得到兩個參考面或兩個基準面，這就引出本發(fā)明的研究，詳見圖2，利用裝有振蕩參考柱50的基座(詳見圖3、4)作為刀具接觸探測系統(tǒng)的基準面，它可以是一個，最好是兩個或多個基準面。想用參考柱組件50代替圖1中的42和44基準環(huán)表面結(jié)構(gòu)。參考柱50距中心線14的位置是已知的，參考柱50的縱軸最好與工件41刀具29相互垂直，參考柱給刀具確定了一個已知的精確的固定參考位置，在接觸工作之前用它來標定刀具位置。很明顯，參考柱50可安裝在車床坐標參考系中所要求的位置，重要的是它的基本面是精確而固定的。
參考圖3和4，參考柱組件50由細長參考柱構(gòu)件52組成，它的截面是正方形，如果需要，可以是其它適宜的形狀例如螺旋形、八角形等等。方形保證兩平面互相垂直，從而保證基準平面平行于機床的X軸和E軸。細長構(gòu)件52在一塊或幾塊壓電元件54的激發(fā)下作縱向聲波振動，最好是作超聲振動，壓電元件的激勵是靠振蕩器56(圖4)實現(xiàn)的，其工作頻率為50kHE。用合適的接線柱58、60完成所需的電連接。壓電元件工作激發(fā)參考柱52，從而使其在所示的垂直方向作上下線性運動。參考柱52由平板62支撐，支撐點為參考柱上振動零點，平板上有三個均勻分布的安裝孔64，以便將平板彈性方式固定在角形托架66上，而托架66固定在機床床身上，如齒輪箱的內(nèi)表面的68(圖2所示)。需要時，角形托架可以向下延伸并直接固定在調(diào)整導(dǎo)輪12上。在任何情況下，托架牢固地固定在車床上，參考柱52可以看成安裝組件的床身的一部分。此外，柱桿52和平板62用三個安裝彈簧68通過與孔64相配的墊片，彈性安裝在托架上，這樣使得結(jié)構(gòu)安裝方便，因為，既使刀具行程不影響柱桿參考位置中的完整性。這種安裝可以使刀具在±X和±E方向上移動。圖3、4所示的參考柱組件特別是超聲振動參考柱52與裝在滑板26上標號72的加速度計一起工作，探測來自參考柱桿52的超聲振動，加速度計可以是商店銷售的任意一種型號，例如，市場上Vibra-Metrics的設(shè)計型號為1080的加速度計，就能很好滿足本發(fā)明的要求。
如圖5所示，加速度計與一個旋轉(zhuǎn)耦合器74相連，使加速度計的電信號輸出傳到數(shù)控單元46(圖1)，在送入數(shù)控單元前，加速度計信號首先通過放大器和帶通濾波器以及識別器進行整形，送入數(shù)控單元46的整形過的信號已無雜散信號，另外如圖5所示，在整形電路76和數(shù)控單元46中還加入適當?shù)男盘柼幚黼娐贰Ｗ詈眉铀俣扔?2作與參考柱52的振動頻率相同的諧振，這可以起到提高靈敏度的效果，使刀具表面和參考柱52表面的接觸更容易測到。振動頻率可通過適當選擇振動器56而定。如上所述，大約在50kHE的數(shù)量級。
操作時，刀具接觸探頭如圖2的刀具29接近參考柱直到通過處理電路、加速度計72探測到接觸已經(jīng)發(fā)生。在接觸位置上，刀具所在的位置被準確定位，并記錄、存貯在數(shù)控單元46中。刀具29退回，向旋轉(zhuǎn)工件41(圖2)運動，直到加速度計72感受到出現(xiàn)一個與切削信號相反的呈“摩擦”信號狀的接觸。如圖6所示，刀具和工件摩擦產(chǎn)生一個較低的常值信號，這信號與工件切削、記錄、測量時產(chǎn)生的信號不同。通過與工件的摩擦，該位置再次被記錄、存貯，刀具退回。已知參考位置和工件接觸點之差提供計算工件尺寸的必要信息。這種計算在數(shù)控單元46中以一種著名的方法進行，如美國專利4，428，055中所敘述的方法。
本發(fā)明去掉了圖1所示的主軸40上的旋轉(zhuǎn)基準環(huán)。本發(fā)明提出的處理方法的優(yōu)點是多方面的，例如不同的基準環(huán)、參考柱52可置于所有刀具都能達得到的地方;可以進行各方向的標定。另外，必要時對不工作點或刀具采用多參考柱。而且基準環(huán)長期使用會產(chǎn)生劃痕，本發(fā)明中所介紹的參考柱保證具有長期的使用壽命，還有，在接觸工件41前，首先用刀具32接觸振動柱52，所以有機會對超聲振蕩器電路進行診斷檢查，從而避免了刀-超聲接收或其它有關(guān)電路失效造成工件失誤測量。要是由于某種原因，失效電路接近主軸基準線于是會造成嚴重的劃傷和損壞。
因此，在計算機數(shù)控量測的程序中，通常只對被測工件或基準面的小范圍但又是很重要的移動區(qū)間(如0·1″)進行編程。參考柱的可塑性將緩沖刀具的超程移動，防止刀具被損壞。若要采用主軸基準面方案就做不到這一點。當?shù)毒咴竭^調(diào)整量程時，可以編程使CNC停止工作，向操作者發(fā)一個失敗信號。
如上所述，盡管說明中介紹的參考柱的截面為長方形，但根據(jù)特定的需要對于不同的量測接近方向，可采用不同的參考柱。當接近方向不是沿X軸、E軸時，可采用一個八角狀參考柱，可以沿45°線，X、E軸方向上進行標定。
盡管上面所描述的是本發(fā)明中最佳的實施例，但對于本技術(shù)領(lǐng)域：
中的熟練技術(shù)人員來說，很容易地對其進行改進。例如，上述發(fā)明用在數(shù)控車床上，只是一個應(yīng)用例子，很明顯，對于本專業(yè)技術(shù)人員來說，本發(fā)明不僅僅限于車床，對于要求準確定位的機床和加工系統(tǒng)，都可以采用本發(fā)明并從中獲益。并不希望本發(fā)明僅限于以上展示的幾種特定設(shè)備上。可是，希望所有對本發(fā)明的修正，更改和變型都包括在本發(fā)明的權(quán)利要求
中所限定的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用刀具接觸探頭以確定被加工另件所需要的尺寸包括以下步驟使固定基準面裝置與工件旋轉(zhuǎn)軸有一段標定距離。振動上述基準面裝置。使安裝在機加工系統(tǒng)中上，裝有切削刀具的刀架與上述基準面裝置接觸，探測從中發(fā)出的振動。當接觸到上述基準面裝置時，確定上述刀具平面所處的位置。使該刀具與該工件作預(yù)定的接觸，然后探測其是否接觸。當接觸到工件時，確定刀具表面的位置，求出兩次接觸位置之差值，決定所需的尺寸。
2.按照權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征在于該基準面裝置包括一個參考柱，其取向垂直于工件的旋轉(zhuǎn)軸。
3.按照權(quán)利要求
2中所述的方法，其特征在于探測上述基準面與工件是否接觸的步驟包括加速度計的探測操作，該加速度計安裝在機加工系統(tǒng)上緊靠刀具的地方。
4.按照權(quán)利要求
3中所述的方法，其特征在于使刀具與工件作預(yù)先選定的接觸，其操作步驟包括使刀具與工件進行摩擦接觸。
5.按照權(quán)利要求
4中所述的方法，其特征在于振動基準面裝置的操作步驟包括用聲波方式振動該參考柱。
6.按照權(quán)利要求
5中所述的方法，其特征在于用聲波振動參考柱的操作步驟包括使參考柱作縱向超聲振動。
7.按照權(quán)利要求
6中所述的方法，其特征在于加工刀具可以在相互垂直的軸線上移動。
8.按照權(quán)利要求
7中所述的方法，其特征在于刀具包括裝在車床上可以轉(zhuǎn)動的刀架上的車刀。
9.按照權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征在于機加工系統(tǒng)包括一個可編程的數(shù)控加工系統(tǒng)，其中數(shù)控裝置用于按照所選擇的加工程序進行操作。
10.按照權(quán)利要求
9中所述的方法，其特征在于當?shù)毒吲c基準面裝置以及與工件相接觸時，確定刀具所在位置的步驟還包括存貯上述位置量，從中求出兩位置量差值，并確定數(shù)控裝置加工時所需的尺寸。
11.在機床座標系中，用來準確設(shè)置切削表面位置的裝置，給數(shù)控單元提供切削刀具位置信號，該裝置包括在該座標系的準確已給位置上固定的基準參照面。引起基準參考面振動的裝置。緊靠刀具安裝的傳感器，作為刀具所發(fā)出振動的響應(yīng)，提供該振動的指示信號。切削刀具定位裝置，用于實現(xiàn)切削刀具表面與基準參照面的接觸。接收振動指示信號和刀具位置信號的接收器，當接觸時，產(chǎn)生振動指示信號。刀具的位置指示信號確定了刀具表面的準確位置。
12.按照權(quán)利要求
11中所述的裝置，其特征在于該基準參考面的形狀至少有一個直角，以保證振動基準平面平行于兩個相互垂直的軸線。
13.按照權(quán)利要求
12中所述的裝置，其特征在于該基準參考面為一細長桿，其截面為與縱軸成90°角的正方形。
14.按照權(quán)利要求
13中所述的裝置中，其特征在于傳感器是一個加速度計。
15.按照權(quán)利要求
14中所述的裝置，其特征在于裝有一個使基準面振動的裝置，它至少由一個裝在基準面上的壓電元件和一個使壓電元件被超聲頻激發(fā)的振蕩器組成。
16.按照權(quán)利要求
15中所述的裝置，其特征在于基準面用來作縱向振動。
17.按照權(quán)利要求
15中所述的裝置，其特征在于加速度計以超聲激磁頻率諧振。
18.用機床上的刀具作為量測探頭，測量安裝在機床上的被加工另件的尺寸，其步驟如下a、將基準面固定于機床坐標系中某一位置，它與工件安裝的準確位置無關(guān)。b、使基準面振動。c、使刀具表面與基準面接觸，通過由刀具傳到振動感應(yīng)器上的振動，決定接觸是否發(fā)生。d、根據(jù)步驟c中測到的接觸，確定刀具的表面位置。e、工件運動時，使切削刀具表面與工件在某一點接觸，在這接觸點確定工件的尺寸，振動是否發(fā)生是根據(jù)由刀具傳到振動感應(yīng)器的刀具摩擦振動情況而定。f、由步驟e中探測到的接觸，決定在接觸點上工件表面的位置。g、確定工件表面相對于座極參考系中參考點的位置，作為工件尺寸的測量。
19.按照權(quán)利要求
18中所述的方法，其特征在于工件被轉(zhuǎn)動而參考位置就是旋轉(zhuǎn)軸。
20.按照權(quán)利要求
18中所述的方法，其特征在于基準參考面以超聲頻率產(chǎn)生振動，振動傳感器就是一個以超聲頻諧振的加速度計。
專利摘要
直接安裝在數(shù)控機床上的參考柱50省去包括參考基準面的通常在外圓表面和裝卡工件的卡盤36端面上的基準環(huán)，參考柱50由截面為方或圓的細長參考柱元件組成，參考柱彈性安裝在車床上，相對工件處于標定位置。在與電信號振蕩器耦合的壓電元件的作用下，柱52作縱向超聲振動。加速度計形的頻配振動傳感器安裝在機床的滑板上，當?shù)毒?2作為探頭與參考柱相接觸時，用來探測傳到參考柱上的振動。由刀架引出加速度計的輸出信號，通過旋轉(zhuǎn)耦合器74整形后送入數(shù)控單元，以便對切削工件進行標定或測量。
文檔編號B23Q17/22GK85105481SQ85105481
公開日1987年1月14日 申請日期1985年7月17日
發(fā)明者戴維斯 申請人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan