用于檢測三軸金剛石車床定位精度的特征樣件及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于超精密金剛石車床領域，涉及一種用于檢測三軸金剛石車床定位精度的特征樣件及方法。
【背景技術】
[0002]目前，三軸金剛石車床定位精度檢測方法是采用激光干涉儀進行標定。測量過程中，按機床編制程序使運動部件沿著或圍繞軸線運動到一系列的目標位置并在各目標位置停留足夠的時間以便測量和記錄實際位置，機床應按程序以同一的進給速度在目標位置間移動。測量需要反復進行五次，針對各目標位置的測量結果，采用GB-T 17421.2-2000 (機床檢驗通則第2部分:數控軸線的定位精度和重復定位精度的確定)中所規定的計算方法進行計算，得到各軸的定位精度、重復定位精度、系統偏差等參數，但GB17421機床檢驗通則主要針對常規及精密級數控機床，對超精密級金剛石車床，具有一定的局限性。而且檢測過程需要在20°C環境下進行檢測，如不在20°C下檢測則必須修正軸線定位系統和檢測設備間的名義差脹，以獲得修正到20°C的檢測結果。在這種情況下，需要測量機床定位系統和檢測設備的代表性部位的溫度。微小的溫度變化便會對測量結果產生極大影響。由此可見，該檢測方法的檢測過程繁瑣且對環境要求極高，測量結果受溫度影響較大。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種用于檢測三軸金剛石車床定位精度的特征樣件及方法，通過加工特征樣件及檢測樣件幾何精度的方法逆向表征出三軸金剛石車床定位精度。所設計樣件具有結構簡單、加工方便、且能有效反映出定位精度等特點，為三軸金剛石車床定位誤差檢測提供了一種新方法。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種用于檢測三軸金剛石車床定位精度的特征樣件，包括基座和固定在基座上端的特征主體，所述基座為扁圓柱體，所述基座的上表面外邊緣周向均布十二個凹槽；所述特征主體包括五個同軸設置的扁圓柱體且從上至下直徑遞增，相鄰兩個扁圓柱體之間的邊緣形成臺階，所述基座與特征主體同軸設置
一種基于特征樣件檢測三軸金剛石車床定位精度的方法，具體實施步驟如下:
一、使用T形布局的三軸金剛石車床加工特征樣件，加工外圓柱面時，只需Z軸直線進給，其余兩軸保持不動；加工臺階及端面平面時，只需X軸直線進給，其余兩軸保持不動；加工半正選網格時，X、z、C軸同時進行聯動運動；
二、加工完成后采用三坐標測量機測量特征樣件的臺階高度面、圓柱直徑和凹槽中心線；
三、根據步驟二的檢測結果，推斷出三軸金剛石車床的定位精度。
[0005]本發明中，所述基座的厚度10mm。
[0006]本發明中，所述特征樣件總的軸向尺寸視Z軸的最大加工范圍而定，應處于Z軸最大加工范圍70-90%之間。特征樣件軸向尺寸太小時，不能完全反映出定位精度，且加工范圍90%以內為常用范圍。
[0007]本發明中，所述基座半徑尺寸視X軸的最大加工范圍而定，應處于X軸最大加工范圍35-45%之間。特征樣件徑向尺寸太小時，不能完全反映出定位精度，且加工范圍90%以內為常用范圍。端面為回轉對稱結構，因此，端面半徑尺寸為X軸最大加工范圍35-45%之間即可。
[0008]本發明中，所述頂部臺階最小半徑無特定尺寸要求。
[0009]本發明中，所述各段臺階高度相同。
[0010]本發明中，相鄰兩臺階的半徑差值相同。
[0011]本發明中，所述凹槽為半正弦結構，其法線方向截面為y=10*sinx。
[0012]本發明中，所述凹槽長度(沿外壁至工件中心)為臺階半徑差值的1/2。
[0013]本發明具有如下優點:
1、簡化了金剛石車床定位精度的檢測過程，檢測結果比激光干涉儀檢測方法更為有效。激光干涉儀檢測時的檢測結果均為靜態檢測結果，無法準確反映出金剛石車床真實工作條件下的軸系空間關系。機床加工時會受到實際工作環境、工件工藝參數等因素的影響，而由機床直接加工完成的特征樣件能夠完全準確反映機床的真實運行狀態及各軸的定位精度。
[0014]2、本發明將基于特征樣件的逆向檢測方法引用到超精密金剛石車床領域，簡化了檢測方法和檢測過程，為超精密金剛石車床的定位精度檢測提供了一種行之有效的新思路。
[0015]3、無需高精度、價格昂貴的專業檢測設備即可實現金剛石車床三軸定位精度檢測，無需專業檢測人員進行操作，編輯好加工程序后，可實現自動加工。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明檢測方法的工藝流程圖；
圖2為典型T形布局的三軸金剛石車床；
圖3為特征樣件三維視圖；
圖4為特征樣件正視圖；
圖5為特征樣件俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。
[0018]【具體實施方式】一:本實施方式提供了一種基于特征樣件檢測三軸金剛石車床定位精度的方法，通過理論推導分析，可得知金剛石車床各軸的定位精度對所加工工件面形誤差的影響關系，進而依據上述關系，設計能夠準確反映機床各軸定位精度的特征樣件，采用三坐標測量機精密設備對所加工的特征樣件進行檢測，通過各項測量數據，可逆向表征出金剛石車床各軸的定位精度。
[0019]如圖1所示，具體實施步驟如下:
一、使用金剛石車床加工特征樣件。T形布局的三軸金剛石車床如圖1所示，X、Z兩直線軸采用T形垂直布置，主軸(帶C軸功能)放置于X軸上，刀架置于Z軸上。如圖3-5所示，特征樣件由基座I和固定在基座I上端的特征主體2兩部分構成，所述基座I為扁圓柱體，基座I頂部端面外徑處沿著圓周方向均勻陣列十二個凹槽4，凹槽4為半正選網格(凹槽沿著法向的截面為正弦曲線)，所述特征主體2