一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊，能夠?qū)Τ軖伖鈾C(jī)床原點(diǎn)進(jìn)行有效坐標(biāo)標(biāo)定的標(biāo)定塊，使超精密拋光機(jī)床在后續(xù)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠精確、有效地工作，其包括標(biāo)定塊本體，標(biāo)定塊本體為圓柱體，標(biāo)定塊本體上部側(cè)面設(shè)有兩個(gè)中心對(duì)稱的凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ，凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ的側(cè)平面互相平行且關(guān)于標(biāo)定塊本體軸線對(duì)稱，凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ側(cè)平面的平面度公差等級(jí)在IT5～I(xiàn)T6之間；標(biāo)定塊本體下部設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)與超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔過盈配合。
【專利說明】一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)床原點(diǎn)是在機(jī)床設(shè)計(jì)制造、裝配調(diào)試時(shí)就已設(shè)置下來的固定點(diǎn)，是數(shù)控裝置控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)，因而對(duì)于已設(shè)計(jì)配合好的精密機(jī)床進(jìn)行機(jī)床原點(diǎn)標(biāo)定是很有必要的。通常情況下我們使用的機(jī)床都是從廠家購買好的，不需要使用者進(jìn)行坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定，在加工時(shí)可以直接使用；但當(dāng)我們根據(jù)設(shè)計(jì)自己搭建機(jī)床或者對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行調(diào)整改動(dòng)時(shí)，為了確保機(jī)床的加工精度，便需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定。本實(shí)用新型主要針對(duì)已設(shè)計(jì)搭建完成的超精密拋光機(jī)床，設(shè)計(jì)了一種簡便、實(shí)用的機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊，利用該標(biāo)定塊可以對(duì)超精密拋光機(jī)床原點(diǎn)進(jìn)行比較精確的坐標(biāo)標(biāo)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)已設(shè)計(jì)搭建的超精密拋光機(jī)床，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)Τ軖伖鈾C(jī)床原點(diǎn)進(jìn)行有效坐標(biāo)標(biāo)定的標(biāo)定塊，并介紹使用該標(biāo)定塊對(duì)超精密拋光機(jī)床原點(diǎn)進(jìn)行精確標(biāo)定的方法，使超精密拋光機(jī)床在后續(xù)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠精確、有效地工作。
[0004]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]提供一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊，標(biāo)定塊本體I為圓柱體,標(biāo)定塊本體I上部側(cè)面設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的凹槽I 2和凹槽II 3，標(biāo)定塊本體I下部設(shè)有凸臺(tái)4。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊，凹槽I 2和凹槽
II3的側(cè)平面互相平行且與標(biāo)定塊本體I的軸線對(duì)稱，凹槽I 2和凹槽II 3的側(cè)平面的平面度公差等級(jí)在IT5?IT6之間；凸臺(tái)4與超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔過盈配合，以確保標(biāo)定塊本體的中心軸線能夠與精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔的中心軸線重合。
[0007]本實(shí)用新型所提供的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的使用方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一、建立機(jī)床坐標(biāo)系X-Y-Z，其中X軸與機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)方向相平行，Y軸為鉛垂方向，Z軸與機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向相平行。
[0009]步驟二、將標(biāo)定塊本體插裝在超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔上。
[0010]步驟三、測量超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系Z軸距離:
[0011]I)旋轉(zhuǎn)標(biāo)定塊本體，使凹槽I和凹槽II的側(cè)平面與Z軸平行；
[0012]2)將千分表表頭安裝在千分表表架上,使千分表表頭中心線與千分表表架軸線重合，并使千分表表架軸線與機(jī)床主軸中心線重合；水平調(diào)整千分表表頭在千分表表架上的位置，使千分表表頭的測頭能夠接觸到標(biāo)定塊本體上的凹槽I或凹槽II的側(cè)平面；
[0013]3)控制機(jī)床主軸從行程一端開始沿X方向移動(dòng)，直至千分表的測頭與最近側(cè)凹槽側(cè)平面接觸，且此時(shí)千分表的讀數(shù)為零，控制凹槽側(cè)平面與Z軸平行；[0014]4)記錄下機(jī)床主軸的移動(dòng)距離，用Xl表示；
[0015]5)將機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸移動(dòng)到遠(yuǎn)離千分表測頭的安全位置；控制機(jī)床主軸同方向繼續(xù)移動(dòng)距離d，d表示凹槽I和凹槽II側(cè)平面之間的距離；
[0016]6)將機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸移向千分表的測頭，直至測頭能夠與另一側(cè)凹槽的側(cè)平面接觸，控制機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸向遠(yuǎn)離機(jī)床主軸的方向移動(dòng)，使千分表的測頭能夠在本次所觸凹槽側(cè)平面上做直線移動(dòng)，控制凹槽側(cè)平面與Z軸平行；
[0017]7)得到機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系Z軸的距離XO:X0=Xl+d/2。
[0018]步驟四、測量超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系X軸距離:
[0019]I)將標(biāo)定塊本體逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使凹槽I和凹槽II側(cè)平面與機(jī)床X軸平行；
[0020]2)在機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)的遠(yuǎn)離機(jī)床主軸側(cè)安裝一精度為0.0lmm的激光精密測微儀，使激光精密測微儀的激光發(fā)射源、機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心和機(jī)床主軸中心位于同一條直線上；
[0021]3)測量激光精密測微儀與距其較近的標(biāo)定塊凹槽側(cè)平面之間的距離，用Zl表示；
[0022]4)再測量激光精密測微儀距機(jī)床主軸的安裝工件側(cè)外端面的距離，用Z2表示；
[0023]5)得到機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系X軸的距離ZO:Z0=Z2-Zl+d/2。
[0024]步驟五、對(duì)機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定:由于機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)為機(jī)床坐標(biāo)系X軸和Z軸的交點(diǎn)，在測得機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距離機(jī)床坐標(biāo)系X軸和Z軸的距離ZO和XO后，即機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心在該機(jī)床坐標(biāo)系X-Y-Z下的坐標(biāo)為(X0，0，Z0)，進(jìn)而得到機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心與機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)位置，最后利用坐標(biāo)變換確定機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的具體位置，完成對(duì)機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的使用方法，其中，測量超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系Z軸距離時(shí)，需要控制凹槽側(cè)平面與Z軸平行，其步驟為:
[0026](I)控制機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸向遠(yuǎn)離機(jī)床主軸的方向移動(dòng)，使千分表的測頭在所觸凹槽側(cè)平面上做直線移動(dòng)；
[0027](2)若在移動(dòng)過程中千分表的指針只在表盤的第一個(gè)單位刻度格范圍內(nèi)微小擺動(dòng)，則可認(rèn)為凹槽側(cè)平面與Z軸平行；
[0028](3)若在移動(dòng)過程中千分表指針的擺動(dòng)超過表盤上的第一個(gè)單位刻度格寬度范圍，則說明凹槽側(cè)平面與Z軸不平行，應(yīng)根據(jù)指針的波動(dòng)范圍情況來旋轉(zhuǎn)調(diào)整標(biāo)定塊本體，直至其凹槽側(cè)平面與Z軸平行。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030]1、利用千分表和激光精密測微儀進(jìn)行輔助測量，測量精度比較高，且具有較高的操作性和通用性。
[0031]2、可以在不更換標(biāo)定塊的基礎(chǔ)上只通過標(biāo)定塊自身的旋轉(zhuǎn)即可對(duì)機(jī)床原點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定，避免了不必要的裝配誤差降低測量精度。
[0032]3、該標(biāo)定塊對(duì)其他精密機(jī)床同樣具有通用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0034]圖1為本實(shí)用新型所提供的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的結(jié)構(gòu)示意圖[0035]圖2為本實(shí)用新型所提供的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的三視圖
[0036]圖3為本實(shí)用新型所提供的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的機(jī)床安裝示意圖
[0037]圖4為使用本實(shí)用新型所提供的種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊測量精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床Z軸距離時(shí)的機(jī)床安裝示意圖
[0038]圖5為使用本實(shí)用新型所提供的種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊測量精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床Z軸距離時(shí)的原理圖
[0039]圖6為使用本實(shí)用新型所提供的種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊測量精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床X軸距離時(shí)的機(jī)床安裝示意圖
[0040]圖7為使用本實(shí)用新型所提供的種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊測量精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床X軸距離時(shí)的原理圖
[0041]其中:1.標(biāo)定塊本體2.凹槽I 3.凹槽II 4.凸臺(tái)【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述:
[0043]方案的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊包括標(biāo)定塊本體I,標(biāo)定塊本體I為圓柱體，標(biāo)定塊本體I上部側(cè)面設(shè)有兩個(gè)中心對(duì)稱的凹槽I 2和凹槽II 3，標(biāo)定塊本體I下部設(shè)有凸臺(tái)4 ;凹槽I 2和凹槽II 3的側(cè)平面互相平行且關(guān)于標(biāo)定塊本體I軸線對(duì)稱，凹槽I 2和凹槽II 3側(cè)平面的平面度公差等級(jí)應(yīng)在IT5?IT6之間。
[0044]本實(shí)用新型在超精密拋光機(jī)床上的安裝示意圖如圖3所示，凸臺(tái)4與超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔過盈配合，以確保標(biāo)定塊本體I的中心軸線能夠與精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔的中心軸線重合。
[0045]建立機(jī)床坐標(biāo)系X-Y-Z，其中X軸與機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)方向相平行，Y軸為鉛垂方向，Z軸與機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向相平行。要對(duì)機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，就要確定出機(jī)床坐標(biāo)系X軸與Z軸的確定位置。由于該超精密拋光機(jī)床的轉(zhuǎn)臺(tái)中心易于測量，因而選擇機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)作為參照，通過分別測量出機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距離機(jī)床坐標(biāo)系X軸和Z軸的距離，即可得到機(jī)床坐標(biāo)系X軸和Z軸的確定位置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定。
[0046]參照?qǐng)D4和圖5，超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊的使用方法為:首先將標(biāo)定塊本體I上的凸臺(tái)4插裝在超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔中，使標(biāo)定塊本體I能夠安裝在超精密拋光機(jī)床上。在測量超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系Z軸距離時(shí)，旋轉(zhuǎn)標(biāo)定塊本體1，使其凹槽I 2和凹槽II 3的側(cè)平面與Z軸平行。將千分表表頭安裝在千分表表架上，使千分表表頭中心線與千分表表架軸線重合；將表架的磁性底座固定在機(jī)床主軸安裝工件側(cè)的外端面上，使千分表表架軸線與機(jī)床主軸中心線重合；水平調(diào)整千分表表頭在千分表表架上的位置，使千分表表頭的測頭能夠接觸到標(biāo)定塊本體I上的凹槽I 2或凹槽II 3的側(cè)平面?？刂茩C(jī)床使機(jī)床主軸從行程最左端開始沿X方向移動(dòng)，直至千分表的測頭能夠與最近側(cè)凹槽側(cè)平面恰好相接觸，如圖5中所示的位置一，且此時(shí)千分表的讀數(shù)為零，記錄下機(jī)床主軸的移動(dòng)距離，用Xl表示；控制機(jī)床使機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸向遠(yuǎn)離機(jī)床主軸的方向移動(dòng)，從而使千分表的測頭能夠在所觸凹槽側(cè)平面上做直線移動(dòng)，若在移動(dòng)過程中千分表的指針只在表盤的第一個(gè)單位刻度格范圍內(nèi)微小擺動(dòng)，則可認(rèn)為凹槽側(cè)平面與Z軸平行；若在移動(dòng)過程中千分表指針的擺動(dòng)超過表盤上的第一個(gè)單位刻度格寬度范圍，則說明凹槽側(cè)平面與Z軸不平行，應(yīng)根據(jù)指針的波動(dòng)范圍情況來旋轉(zhuǎn)調(diào)整標(biāo)定塊本體1，直至其凹槽側(cè)平面與Z軸平行；記錄下機(jī)床主軸移動(dòng)距離Xi后，將機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸移動(dòng)到遠(yuǎn)離千分表測頭的安全位置后，使機(jī)床主軸同方向繼續(xù)移動(dòng)距離d，如圖5中所示的位置二，其中d表示凹槽I 2和凹槽II 3側(cè)平面之間的距離。將機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸移向千分表的測頭，直至測頭能夠處于此時(shí)所觸凹槽側(cè)平面的中間位置。同樣，使機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)沿Z軸向遠(yuǎn)離機(jī)床主軸的方向移動(dòng)，使千分表的測頭能夠在本次所觸凹槽側(cè)平面上做直線移動(dòng)，此時(shí)，在移動(dòng)過程中，千分表的指針仍應(yīng)只在表盤的第一個(gè)單位刻度格范圍內(nèi)微小擺動(dòng)。這樣便可得到機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系Z軸的距離XO:X0=Xl+d/2。
[0047]在測量超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系X軸距離時(shí)，再將標(biāo)定塊本體I逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°使凹槽I 2和凹槽II 3側(cè)平面與機(jī)床X軸平行，在機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)的遠(yuǎn)離機(jī)床主軸側(cè)安裝一精度為0.0lmm的激光精密測微儀，安裝時(shí)使激光精密測微儀的激光發(fā)射源、機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心和機(jī)床主軸中心三者在一條直線上，測量激光精密測微儀與距其較近的標(biāo)定塊凹槽側(cè)平面之間的距離，用Zl表示；再測量激光精密測微儀距機(jī)床主軸的安裝工件側(cè)外端面的距離，用Z2表示，這樣便可得到機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距機(jī)床坐標(biāo)系X軸的距離ZO:Z0=Z2-Zl+d/2。
[0048]由于機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)為機(jī)床坐標(biāo)系X軸和Z軸的交點(diǎn)，因而在測得機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心距離機(jī)床坐標(biāo)系X軸和Z軸的距離ZO和XO后，即機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心在該機(jī)床坐標(biāo)系X-Y-Z下的坐標(biāo)為(X0，0，Z0)，便可得到機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心與機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)位置，從而便可確定機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的具體位置，完成對(duì)機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定。
【權(quán)利要求】
1.一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊，其特征在于，標(biāo)定塊本體(I)為圓柱體，標(biāo)定塊本體(I)上部側(cè)面設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的凹槽I (2)和凹槽II (3)，標(biāo)定塊本體(I)下部設(shè)有凸臺(tái)⑷。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超精密拋光機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)定塊，其特征在于，凹槽I(2)和凹槽II (3)的側(cè)平面互相平行且與標(biāo)定塊本體(I)的軸線對(duì)稱，凹槽I (2)和凹槽II (3)的側(cè)平面的平面度公差等級(jí)在IT5?IT6之間；凸臺(tái)(4)與超精密拋光機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔過盈配合。
【文檔編號(hào)】B24B49/00GK203509927SQ201320631794
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】冀世軍, 于慧娟, 趙繼, 李陽, 王曉暉 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)