CN101608933A - 高精密角分度动态计量主轴系统 - Google Patents

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Abstract

一种高精密角分度动态计量主轴系统，属于精密测量装置，心轴(12)固定于下座体(18)上，中央安装莫氏顶尖(11)，大齿轮组(6)上安装精密光栅盘(7)，通过密珠轴承组(8)套装于心轴上，在下座体(18)上装有两组光栅读数头(13)，对径分布采样读数，拨盘组(9)、精密光栅盘(7)及密珠轴承组(8)的外套与大齿轮组(6)为刚性连接，在拨盘组(9)上安装夹头组(10)，夹持工件(14)，在上座体(3)内安装驱动电机(1)、减速器(2)和小齿轮组(4)构成驱动系统，本发明旨在提供一种设计新颖、技术先进、结构可靠、制造成本低并可广泛应用于精密测量仪器行业的高精密角分度动态计量主轴系统。

Description

高精密角分度动态计量主轴系统
技术领域：
本发明涉及精密测量装置，特别是一种高精密角分度动态计量主轴系统。
背景技术：
在常见的应用中，主轴系统通常称为“头架”，其常见的缺点是：①一般只作为顶紧工件的一个支点或者再加上旋转动力，功能单一。②由于结构设计缺陷，其主轴精度不高，一般只在丝极精度，很难达到微米级精度。③通常不能进行角分度计量或不能进行高精密的角分度计量。④传动扭距小。⑤不能进行动态计量。⑥通常不能进行计算机自动控制操作。⑦应用范围单一。⑧不能作为旋转基准量给出。
发明内容：
针对现有技术中存在的上述缺点，本发明旨在提供一种设计新颖、技术先进、结构可靠、制造成本低并可广泛应用于精密测量仪器行业的一种高精密角分度动态计量主轴系统。
本发明的构成：由驱动系统、带精密光栅盘的密珠轴承主轴系统、双读数头对径分布结构和夹头部分组成，所述的驱动系统，由驱动电机、减速器及小齿轮组构成，在计算机控制下给出额定转速及相应的驱动力矩，此驱动系统再通过和大齿轮组组合即可获得一个较大的减速比，因而可以获得较大的驱动扭矩；
所述的带精密光栅盘的密珠轴承主轴系统，由大齿轮组、精密光栅盘、密珠轴承组、拨盘组、莫氏顶尖、心轴构成，心轴装配固定于下座体上，其中紧配安装莫氏顶尖；大齿轮组上安装有精密光栅盘，通过密珠轴承组套装于心轴上，该密珠轴系可通过工艺方法控制其对心轴进行过盈配合，从而保证精密光栅盘对莫氏顶尖达到极高的回转精度，可达到微米级，从而保证了本发明的主轴回转精度；
所述的双读数头对径分布结构，由精密光栅盘、两组光栅读数头构成，利用对径读数平差原理再一次消除剩余的主轴系偏心差，再进一步提高本发明的主轴系回转精度，将精密光栅盘的刻划精度性能发挥到极致，从而可以得到极高的圆周示值准确度；
所述的夹头部分，即夹头组，可夹紧不同直径的工件，夹紧后被拨盘组驱动。
与现有技术比较，本发明具有以下优点：
①本发明单独使用，可作为一种基本的高精密角分度计量系统，即可变换为进行动态测量的分度头使用。
②具有多种用途：本发明与长度计量系统配合使用，可作为一种基准量给出，如应用于丝杠动态检测仪、凸轮轴检测仪、曲轴检测仪、轴类综合检测仪等。
③结构原理先进、新颖：从驱动电机旋转到拨盘带动工件旋转，整个系统工作环节达到最简练，并由于采用了密珠轴承技术，双读数头对径读数平差原理，因而可以得到极高的主轴系回转精度，将高精密圆光栅盘的刻划精度性能发挥到极致从而可以得到极高的圆周示值准确度。
④有极高的角度分辨率，通过配套的计算机软件可以进行高精密的角度分度工作。
⑤有较大的驱动扭矩。
⑥将本发明与计算机控制系统相连即可进行自动控制，完成指定工作，自动化程度高。
⑦本发明根据各种用途中的角分辨率、圆周示值准确度、驱动扭矩的不同要求，可派生出不同等级的系列产品。
⑧本发明在其各种用途中，通用性极高。
⑨本发明与不同测量工作台、尾架组合，可构成许多不同的精密计量仪器。
附图说明：
图1是本发明结构示意图，图2是图1的俯视图。
图中1.驱动电机，2.减速器，3.上座体，4.小齿轮组，5.前罩，6.大齿轮组，7.精密光栅盘，8.密珠轴承组，9.拨盘组，10.夹头组，11.莫氏顶尖，12.心轴，13.光栅读数头，14.工件，15.调整组，16.座板，17.修正板，18.下座体，19.顶杆。
具体实施方式：
如图1、图2所示，由驱动电机1、减速器2及小齿轮组4构成驱动系统。在机算机控制下给出额定转速及相应的驱动力矩，此驱动系统再通过和大齿轮组6组合即可获得一个较大的减速比，因而可以获得较大的驱动扭矩。
带精密光栅盘的密珠轴承系统，由大齿轮组6、精密光栅盘7、密珠轴承组8、拨盘组9、莫氏顶尖11和心轴12构成。心轴12装配固定于下壳体18上，其心轴中心孔上紧配安装莫氏顶尖11，大齿轮组6上安装精密光栅盘7，通过密珠轴承组8套装于心轴12上，该密珠轴系可通过工艺方法控制其对心轴12进行过盈配合，从而保证精密光栅盘7对顶尖11达到极高的回转精度，可达到微米级，从而保证了本发明的主轴回转精度。
双读数头对径分布结构，由精密光栅盘7、光栅读数头13(两组)构成。利用对径读数平差原理再一次消除剩余的主轴系偏心差，再进一步提高本发明的主轴系回转精度度，将高精度密圆光栅盘7的刻划精度性能发挥到极致从而可以得到极高的圆周示值准确度。
夹头部分，即夹头组10。可夹紧不同直径的工件，夹紧后被拨盘组9驱动。此二者间有意不设锁紧关系，从而避开了其他原因产生的微小偏移量产生的憋死力对测量精度的影响。
本发明一般和尾架配套使用，其上的顶尖顶紧工件。拨盘组8、精密光栅盘7及密珠轴承组8的外套与大齿轮组6是刚性连接关系，即大齿轮组6旋转时带动精密光栅盘7和密珠轴承组8的外套及拨盘组9同步旋转。夹头组10夹紧工件14，被拨盘组9带动同步旋转。
本发明采用两组光栅读数头13，对径分布采样读数，利用对径读数平差原理再一次消除剩余的主轴系偏心差，再进一步提高回转精度。
修正板17、调整组15是用于调整主轴系的中心高度的。顶杆19用于取下莫氏顶尖11。
由于以上特点，本发明所具有的最大优点是：①从驱动电机旋转到拨盘组带动工件旋转，整个系统工作环节达到最简练，并由于采用了密珠轴承技术，双读数头对径读数平差原理，因而可以得到极高的主轴系回转精度，将高精密圆光栅盘的刻划精度性能发挥到极致从而可以得到极高的圆周示值准确度。②有极高的角度分辩率，通过配套的计算机软件可以进行高精密的角度分度工作。③有较大的驱动扭矩。④将本实用新型与计算机控制系统相连即可进行自动控制，完成指定工作，自动化程度高。

Claims (1)

1.一种高精密角分度动态计量主轴系统，由驱动系统、带精密光栅盘的密珠轴承主轴系统、双读数头对径分布结构和夹头部分组成，其特征在于：所述的驱动系统，由驱动电机(1)、减速器(2)及小齿轮组(4)构成，在计算机控制下给出额定转速及相应的驱动力矩，此驱动系统再通过和大齿轮组(6)组合即可获得一个较大的减速比，因而可以获得较大的驱动扭矩；
所述的带精密光栅盘的密珠轴承主轴系统，由大齿轮组(6)、精密光栅盘(7)、密珠轴承组(8)、拨盘组(9)、莫氏顶尖(11)、心轴(12)构成，心轴(12)装配固定于下座体(18)上，其中紧配安装莫氏顶尖(11)；大齿轮组(6)上安装有精密光栅盘(7)，通过密珠轴承组(8)套装于心轴(12)上，该密珠轴系可通过工艺方法控制其对心轴(12)进行过盈配合，从而保证精密光栅盘(7)对莫氏顶尖(11)达到极高的回转精度，可达到微米级，从而保证了本发明的主轴回转精度；
所述的双读数头对径分布结构，由精密光栅盘(7)、两组光栅读数头(13)构成，利用对径读数平差原理再一次消除剩余的主轴系偏心差，再进一步提高本发明的主轴系回转精度，将精密光栅盘(7)的刻划精度性能发挥到极致，从而可以得到极高的圆周示值准确度；
所述的夹头部分，即夹头组(10)，可夹紧不同直径的工件，夹紧后被拨盘组(9)驱动。
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