本實用新型涉及高精度觸發(fā)式測頭重復(fù)精度領(lǐng)域，具體涉及一種用激光干涉儀檢測分體式激光對刀儀重復(fù)精度的裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著制造技術(shù)與工業(yè)自動控制技術(shù)的發(fā)展，對制造業(yè)的自動化程度和智能化水平提出了更高的要求。因此，激光自動檢測技術(shù)就成為切削加工行業(yè)和刀具生產(chǎn)行業(yè)對刀具參數(shù)進(jìn)行檢測的優(yōu)選技術(shù)，從而大大提高了切削加工和刀具生產(chǎn)的自動化、智能化進(jìn)程，有效解決了產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控問題。

激光技術(shù)在切削加工行業(yè)的應(yīng)用研究主要是注重于刀具狀態(tài)的監(jiān)測，比如：刀具的異常缺失、磨損、破損、折斷、崩刃、選刀錯誤，尤其是隨著我國的航空、汽車以及醫(yī)療器械制造業(yè)的發(fā)展，對相關(guān)零部件的加工精度越來越高，加工零部件過程中的刀具狀態(tài)檢測顯得尤為重要，刀具狀態(tài)檢測是切削加工行業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。

激光干涉儀是以光波為載體，以光波波長為單位的一種計量測量方法，具有測量精度高、測量速度快、測量范圍大等優(yōu)點。通過與不同光學(xué)組件結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對直線度、垂直度、角度、平面度、平行度等幾何精度的測量。其工作原理是由激光器發(fā)射單一頻率光束射入線性干涉鏡，然后分成兩道光束，一道光束作為參考光束射向連接分光鏡的反射鏡，而第二道透射光束為測量光束則通過分光鏡射入第二個反射鏡，這兩道光束再反射回到分光鏡，重新匯聚之后返回激光器，其中會有一個探測器檢測兩道光束之間的干涉。若光程差沒有變化時，探測器會在相長性和相消性干涉的兩極之間找到穩(wěn)定的信號。若光程差有變化時，探測器會在每一次光程變化時，在相長性和相消性干涉的兩極之間找到變化信號，這些變化會被計算并用來測量兩個光程之間的差異變化，以此實現(xiàn)對相關(guān)幾何精度的測量。

分體式激光對刀儀系統(tǒng)采用穿過機床加工區(qū)域的激光束來對刀具進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)激光發(fā)射器和接收器安裝在機床床身上或者床身的兩側(cè)，這樣激光束 穿過機床加工區(qū)域，照射到接收器上。當(dāng)?shù)毒叽┻^激光束時，照射到接收器上的光束亮度將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一個觸發(fā)信號通過這個觸發(fā)信號鎖存機床當(dāng)時的位置，由此獲得刀具的幾何尺寸。這個系統(tǒng)還能夠用來檢測刀具的破損情況。將刀具快速移動到一個應(yīng)該能截斷激光束的位置，如果這時接收器還能接收到激光束，則說明刀具的刀尖已損壞。

非接觸式激光刀具檢測系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

1、縮短刀具調(diào)整時間——能夠以很高的速度將刀具移動到激光束中，而不會有被損壞的危險。

2、能夠在正常的主軸轉(zhuǎn)速下對刀具進(jìn)行測量，獲得刀具的跳動和振擺圓錐參數(shù)。

3、能夠測量非常小的、精巧的刀具，而不會磨損或損壞刀具。

4、能夠以極高的速度檢測刀具的破損情況，檢測循環(huán)時間短，自動加工可靠性高。

5、能夠檢測多齒刀具的每個刀齒的損壞情況。

6、在線刀具調(diào)整功能能夠自動更新刀具偏移誤差，消除操作者操作誤差，同時還能夠監(jiān)視機床主軸的熱變形并對其進(jìn)行補償。

分體式激光對刀儀有諸多迷人的優(yōu)點，但以下因素會對其精度造成影響。

1、光學(xué)系統(tǒng)——光學(xué)器件和光圈形狀以及激光束的焦距，對系統(tǒng)沿激光束方向上不同點位置的測量性能產(chǎn)生影響。

2、加工過程中的環(huán)境保護(hù)——機床工作的環(huán)境比較差，而激光系統(tǒng)的光學(xué)器件必須保持清潔，光路不能受到阻礙，才能保證其性能。

3、測量過程中的環(huán)境保護(hù)——由于測量過程中還有冷卻液和顆粒彌漫在空氣中，所以必須采取保護(hù)措施，防止精度降低。

分體式激光對刀儀的測量不確定度主要由三部分誤差組成，即光學(xué)系統(tǒng)對測量精度的影響，加工過程中的環(huán)境保護(hù)對測量精度的影響和測量過程中的環(huán)境保護(hù)對測量精度的影響，對分體式激光對刀儀產(chǎn)品精度檢測往往是很難的，目前國內(nèi)的檢測基本為在機測量，考慮到在機檢測所處環(huán)境的復(fù)雜性，對分體式激光對刀儀精度的分析和誤差補償技術(shù)的研究有待進(jìn)一步地深入。

在機檢測分體式激光對刀儀系統(tǒng)的誤差來源也是多方面的，比如測量預(yù)行程誤差、測量余弦誤差等，只能通過大量的實驗來測定各種測量參數(shù)對在機檢測測頭精度的影響，因此急需一種測量分體式激光對刀儀重復(fù)精度的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種用激光干涉儀檢測分體式激光對刀儀重復(fù)精度的裝置，用于解決現(xiàn)有的分體式激光對刀儀，在機測量中存在所處環(huán)境的復(fù)雜性，比如測量預(yù)行程誤差、測量余弦誤差等缺點。本實用新型采用的技術(shù)手段如下：

一種用激光干涉儀檢測分體式激光對刀儀重復(fù)精度的裝置，包括：設(shè)置于水平工作面上的載物臺、能夠往復(fù)運動的自動滑臺、用于分別測量自動滑臺運動位置的分體式激光對刀儀和激光干涉儀線性測量組件；所述的分體式激光對刀儀和激光干涉儀線性測量組件用于分別將測得的位置值記錄，并傳輸給處理單元，計算得出分體式激光對刀儀的重復(fù)精度。

作為優(yōu)選所述的自動滑臺設(shè)置于載物臺上，所述分體式激光對刀儀的激光發(fā)射端和激光接受端分別固定在載物臺兩側(cè)的架體上。

作為優(yōu)選所述的激光干涉儀線性測量組件包括線性測量組件和移動測量鏡組，所述的激光干涉儀線性測量組件的線性測量組件設(shè)置于載物臺上，移動測量鏡組設(shè)置于自動滑臺上。

作為優(yōu)選所述的處理單元為英特爾X64或X86系列中央處理器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型所述的用激光干涉儀檢測分體式激光對刀儀重復(fù)精度的裝置，具有用于分別測量自動滑臺運動位置的分體式激光對刀儀和激光干涉儀線性測量組件；所述的分體式激光對刀儀和激光干涉儀線性測量組件用于分別將測得的位置值記錄，并傳輸給處理單元，計算得出分體式激光對刀儀的重復(fù)精度，有效的避免了在機測量中預(yù)行程誤差及測量余弦誤差，以便對分體式激光對刀儀精度的分析和誤差補償。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是國外產(chǎn)品的測得數(shù)據(jù)圖。

圖3是國內(nèi)產(chǎn)品的測得數(shù)據(jù)圖。

其中：1、自動滑臺，2、載物臺，3、分體式激光對刀儀，4、激光干涉儀線性測量組件。

具體實施方式

如圖1所示，一種用激光干涉儀檢測分體式激光對刀儀重復(fù)精度的裝置，包括：設(shè)置于水平工作面上的載物臺2、能夠往復(fù)運動的自動滑臺1、用于分別測量自動滑臺1運動位置的分體式激光對刀儀3和激光干涉儀線性測量組件4；所述的分體式激光對刀儀3和激光干涉儀線性測量組件4用于分別將測得的位置值記錄，并傳輸給處理單元，計算得出分體式激光對刀儀的重復(fù)精度。

所述的自動滑臺1設(shè)置于載物臺2上，所述分體式激光對刀儀3的激光發(fā)射端和激光接受端分別固定在載物臺2兩側(cè)的架體上。

所述的激光干涉儀線性測量組件4包括線性測量組件和移動測量鏡組，所述的激光干涉儀線性測量組件4的線性測量組件設(shè)置于載物臺2上，移動測量鏡組設(shè)置于自動滑臺1上，即移動端的自動滑臺1上固定反射鏡，固定端的載物臺2上固定分光鏡。

所述的處理單元為英特爾X64或X86系列中央處理器，將信號傳輸?shù)接嬎銠C，計算機上有一個數(shù)據(jù)采集及處理軟件的“上位機軟件”進(jìn)行處理。

本實用新型所述的裝置不僅能夠有效地避免預(yù)行程誤差及測量余弦誤差，而且避免了在機測量錯處復(fù)雜環(huán)境對精度的影響。

本實用新型裝置特點還在于整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，能有效的降低成本，減少實驗人員的工作量，安裝方便，占用空間小，能夠通過一次測試準(zhǔn)確地對分體式激光對刀儀的精度進(jìn)行檢測。

一種檢測方法，包括以下步驟：

—自動滑臺1在載物臺2上往復(fù)運動。

—分體式激光對刀儀3測量自動滑臺1的位置信息，并記錄；當(dāng)自動滑臺1往復(fù)運動，分體式激光對刀儀3激光發(fā)射端發(fā)射的激光線被遮擋，分體式激光對刀儀3信號觸發(fā)，并記錄位置信號。

—激光干涉儀線性測量組件4測量自動滑臺1的位置信息，并記錄。

—分體式激光對刀儀3和激光干涉儀線性測量組件4不斷將測得的運動位置信息傳輸給處理單元，計算得出分體式激光對刀儀的重復(fù)精度。

所述重復(fù)精度的計算公式為：

σ²＝∑(X_i-X_bar)²/n (1)

其中，i＝1,2,3……n，X_bar為平均值；單位為μm；Min為樣本中最小值；Max為樣本中最大值；2*σ為樣本的2倍標(biāo)準(zhǔn)差；σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差，它反映了數(shù)據(jù)相對于平均值的離散程度。用途：估算樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差。2σ使用正態(tài)分布95％置信水平估計。

激光干涉儀反饋為納米級，通過對“上位機軟件”進(jìn)行設(shè)置，最終顯示的分辨率達(dá)到納米級，這樣計算出來的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確及可靠。

通過以上的檢測方法就能夠測得分體式激光對刀儀的重復(fù)精度。該方法的優(yōu)點是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，能有效的降低成本，減少實驗人員的工作量，安裝方便，占用空間小，能夠通過測試準(zhǔn)確地對分體式激光對刀儀的重復(fù)精度進(jìn)行檢測。

通過在實驗室內(nèi)對國內(nèi)外分體式激光對刀儀產(chǎn)品用以上檢測裝置進(jìn)行檢測所測得的可靠數(shù)據(jù)。圖2為對國外產(chǎn)品所測得的數(shù)據(jù)，其中：Min＝-0.394、Max＝0.556、2*σ＝0.3722；圖3為對國內(nèi)產(chǎn)品所測得的數(shù)據(jù)，其中Min＝-0.95、Max＝0.748、2*σ＝0.94589。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。