CN102120311B

CN102120311B - 一种支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备

Info

Publication number: CN102120311B
Application number: CN 201010618919
Authority: CN
Inventors: 李蓓智; 杨建国; 王庆霞; 周勤之; 张海金; 余尚
Original assignee: Donghua University; Shanghai Machine Tool Factory Co Ltd
Current assignee: Donghua University; Shanghai Machine Tool Factory Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102120311A

Abstract

本发明提供了一种支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，包括床身，其特征在于，所述的床身上设有天线罩主轴部件、外型线修磨部件、内型线修磨部件、电厚度检测部件、外型线几何量检测部件、内型线几何量检测部件和标定用的标准球装置。本发明将天线罩内外型线几何量检测、电厚度检测和高效修磨集为一体，这样不仅可以检测天线罩的电厚度、内外型线的相关几何量，如天线罩内外型线的相关横截面直径、圆度及其法向厚度等；还可以直接利用天线罩电厚度及几何厚度的检测结果及其计算模型，采用点位控制方法，修磨天线罩内型线（或外型线）相关局部区域多余的几何量，以快速有效地满足天线罩电厚度要求和天线罩系统高的信号收发性能。

Description

一种支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备

技术领域

本发明属于精密制造与精密测量领域，特别是涉及一种集天线罩内外型线几何量检测、电厚度检测及其高效修磨天线罩相关局部区域多余几何量的多功能复合装备。

背景技术

导弹天线罩是保护导弹导引头天线在恶劣的环境下能正常工作的一种装置，它既是导弹弹体的一个完整舱段（导弹头部），又是关系到导弹制导精度的关键因素之一，高一份精度，就多一份胜算。然而，天线罩是一种大深度薄壳半封闭的结构件，其长径比大多为2：1，陶瓷材料又硬又脆、抗拉强度低，且天线罩内外型线的磨削、检测（几何量和电厚度）和修磨往往需要经过十余次的工序转换，无论工件安装还是机械加工和检测，都将直接影响天线罩的合格率。

目前，天线罩内型线磨削、外型线磨削以及根据天线罩电厚度检测结果的几何量修磨都分别采用专门化的磨床，电厚度检测采用专门化的检测仪器与装备，内外型线的几何量检测都是在三坐标测量机上分不同的测量工序完成，在以上过程中中天线罩至少需要重新安装调试十余次，且其法向几何厚度的检测无法在一次安装中完成。因此，存在以下缺点和技术瓶颈：

1．天线罩内外型线几何量检测、电厚度检测和修磨，包括粗精磨削加工等都需要研制专用设备及仪器，投资开销大，且需要占用的生产场地（面积）也大。

2．天线罩的几何量修磨对象大都为外型线，而且修磨区域是环状的对称表面，因此导致了不光顺的天线罩外型表面而影响天线罩的工作性能。

3．天线罩内外型线相关几何量，尤其是天线罩的法向几何厚度的检测需要分工序或重新安装才能进行，严重影响了天线罩几何量的快速、准确检测，从而降低了天线罩的修磨质量，进而影响天线罩的工作性能。

4．天线罩电厚度检测都是采用专用设备，即与几何量检测和修磨装备都是各自为政的，一般需要先后、反复地进行天线罩的电厚度及其内外型线几何厚度的检测，由于工序转换引起的天线罩内外型线几何量检测位姿和电厚度检测位姿不一致（工序安装误差）将导致较大的检测误差，由此引发天线罩修磨质量不高、修磨次数增加等现状，严重制约了高性能导弹天线罩的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，以解决现有技术中天线罩修磨对象是外型线，修磨区域为环状对称表面，由此导致不光顺天线罩外型表面等缺陷；由于不同工序导致天线罩内外型线几何量检测位姿和电厚度检测位姿不一致（工序安装误差）而产生较大检测误差，以及由此引起的天线罩修磨质量不高、修磨次数增加等现状；研制功能单一的多种（台）专用装备所造成的相关浪费。

为了达到上述目的，本发明提供了一种支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，包括床身，其特征在于，所述的床身上设有天线罩主轴部件（水平安装）、外型线修磨部件、内型线修磨部件、电厚度检测部件、外型线几何量检测部件、内型线几何量检测部件和标定用的标准测量球装置。

所述的床身上还设有天线罩大头向外（右）安装时用的辅助支承部件，所述的辅助支承部件包括轴向进给滑台，轴向进给滑台上设有转台，转台上设有工装辅助支承。辅助支承采用普通中心架的基本结构，但采用自适应浮动支承结构，并将三个支承点位置对称均布于工装的下半圆周上，且使三支承的最大圆弧夹角等于或小于156°，以避免与工装和外型线检测装置等发生干涉，转台的设置是使辅助支承与工件主轴部件进行同步摆动；轴向进给滑台的设置是为了适应不同长度工装的辅助支承要求。

所述的床身上平行设置有第一轴向导轨和第二轴向导轨，所述的天线罩主轴部件、辅助支承部件、内型线修磨部件和内型线几何量检测部件皆设置在第一轴向导轨上，所述的电厚度检测部件、外型线修磨部件、外型线几何量检测部件和标定用的标准球装置皆设置在第二轴向导轨上。

所述的天线罩主轴部件包括主轴驱动装置以及设置在主轴驱动装置下的回转装置，主轴驱动装置的端部设有工装安装接口。其中，主轴采用伺服电机驱动的蜗轮付传动机构，以支持天线罩几何厚度检测、电厚度检测和点位控制局部修磨时在圆周方向的精确定位；主轴支承轴颈长度l与天线罩工装最大长度L的比值为0.5～0.8，以保证天线罩修磨时的主轴承载刚度和工作精度；工装安装接口由4个高精度卡盘（公开在CN101478078A）组成并按同心圆均匀分布，用以支持天线罩内外型线检测、修磨等不同工序的工装托盘在主轴驱动装置上的快速精确定位与夹紧。安装在主轴驱动装置之下的回转装置带动主轴进行水平面内的相应摆动，以使被修磨或检测的天线罩内外型线与砂轮或测头始终保持法线接触或呈法线方向的相对方位。

所述的外型线修磨部件包括第一径向进给导轨，第一径向进给导轨上设有第一径向进给滑台，第一径向进给滑台上设有第一砂轮驱动装置，第一砂轮驱动装置的主轴伸出端上设有第一砂轮。第一径向进给滑台设于第二轴向导轨上，由第一砂轮工作表面在第一径向进给滑台上的位置和第一径向进给滑台在第一径向导轨和第二轴向导轨上的位置保证砂轮与被修磨天线罩的径向和轴向位置。

所述的内型线修磨部件包括第二径向进给导轨，第二径向进给导轨上设有第二径向进给滑台，第二径向进给滑台上设有第二砂轮驱动装置，第二砂轮驱动装置通过磨杆连接砂轮。由第二砂轮工作表面在第二径向进给滑台上的位置和第二径向进给滑台在第二径向进给导轨和第一轴向导轨上的位置保证砂轮与被修磨天线罩的径向和轴向位置。

所述的外型线几何量检测部件包括第三径向进给导轨，第三径向进给导轨上设有第三径向进给滑台，第三径向进给滑台上设有第一支承座，第一支承座上设有第一测杆，第一测杆的一端设有第一接触式探针测头。由第一接触式探针测头在第三径向进给滑台上的位置和第三径向进给滑台在第三径向进给导轨和第二轴向导轨上的位置保证测头与被检测天线罩的径向和轴向位置。

所述的内型线几何量检测部件包括设于第二径向进给滑台上的第二支承座，第二支承座与第二砂轮驱动装置并列放置在第二径向进给滑台上，第二径向进给滑台设于第二径向进给导轨上，第二支承座上设有第二测杆，第二测杆的一端设有第二接触式探针测头。由第二接触式探针测头在第二径向进给滑台上的位置和第二径向进给滑台在第二径向进给导轨和第一轴向导轨上的位置保证测头与被检测天线罩的径向和轴向位置。

所述的外型线几何量检测部件和内型线几何量检测部件的共同特征是，通过接触式探针测头的位姿信号，可以分别获得天线罩内型线或外型线的相关横截面直径、圆度误差；通过它们的位姿信号差可以获得天线罩内外型线相关横截面的几何厚度；可以采用同一块数据采集卡采集和处理它们的相关信号。

所述的电厚度检测部件包括单喇叭微波收发器装置、模胎及网络分析仪，单喇叭微波收发器装置设于第四径向进给滑台上，第四径向进给滑台设于第四径向进给导轨上，模胎与天线罩同轴安装，模胎与单喇叭微波收发器装置配对使用，并与网络分析仪相连接。检测时，先将模胎通过工装托盘安装在主轴驱动装置上，再在模胎外围同轴安装一个待检测电厚度的天线罩，则可以检测天线罩的电厚度，并可通过电厚度与几何厚度计算模型给出满足电厚度要求的天线罩修磨区域及其修磨量。根据天线罩型线规律，由第四径向进给滑台在第四径向进给导轨和第二轴向导轨位置和回转装置的摆角综合确定单喇叭微波收发器装置与模胎的相对位姿。

本发明具有的主要功能是：检测天线罩内外型线的相关几何量，如天线罩内外型线的相关横截面直径、圆度及其法向厚度等；检测天线罩的电厚度；根据天线罩电厚度及几何厚度的检测结果及其计算模型，采用点位控制方法，修磨天线罩内型线（或外型线）相关局部区域多余的几何量。

本发明通过提供的天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，可以将天线罩内外型线几何量检测、电厚度检测和修磨融为一体，这样不仅可以检测天线罩的电厚度、内外型线的相关几何量，如天线罩内外型线的相关横截面直径、圆度及其法向厚度等；还可以根据天线罩电厚度及几何厚度的检测结果及其计算模型，采用点位控制方法，修磨天线罩内型线（或外型线）相关局部区域多余的相关几何量。通过一次安装天线罩，可以同时检测天线罩内外型线的相关几何量，可以快速、准确地获得其法向几何厚度，可以通过先后检测天线罩的电厚度及其内外型线几何厚度，可以快速、准确地获得天线罩局部修磨区域及其修磨量；通过基于点位控制的局部修磨方法，可以大大提高天线罩的修磨质量和工作效率；由于多功能装备共享了工件主轴、轴向导轨、床身等功能部件，可以大大减少专门化装备所造成的相关浪费。

附图说明

图1 为本发明涉及的支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备主视图；

图2 为本发明涉及的支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备俯视图；

图3 为本发明涉及的天线罩多功能复合装备电厚度检测工序示意图；

图4 为本发明涉及的天线罩多功能复合装备内外型线几何量检测工序示意图；

图5 为本发明涉及的天线罩多功能复合装备内型线修磨工序示意图；

图6 为本发明涉及的天线罩多功能复合装备外型线修磨的工序示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例1

如图1所示，为支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备主视图，图2为其俯视图，所述的支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备包括床身10，所述的床身10上设有天线罩主轴部件、外型线修磨部件、内型线修磨部件、电厚度检测部件、外型线几何量检测部件、辅助支承部件、内型线几何量检测部件、标定用的标准球装置3、电器控制柜7。

所述的床身10上平行设置有第一轴向导轨26和第二轴向导轨24，所述的天线罩主轴部件、辅助支承部件、内型线修磨部件和内型线几何量检测部件皆设置在第一轴向导轨26上，所述的电厚度检测部件、外型线修磨部件、外型线几何量检测部件、标定用的标准球装置3皆设置在第二轴向导轨24上。

所述的天线罩主轴部件包括主轴驱动装置1以及设置在主轴驱动装置1之下的回转装置9，主轴驱动装置1的端部设有工装安装接口25。主轴驱动装置1采用伺服电机驱动的蜗轮付传动机构，以支持天线罩几何厚度检测、电厚度检测和点位控制局部修磨时在圆周方向的精确定位；取主轴支承轴颈长度l=400mm（天线罩工装最大长度L=800mm），以保证天线罩修磨时的主轴承载刚度和工作精度；安装在主轴端部中心位置上的工装安装接口25由4个直径为70mm的高精度卡盘（CN101478078A中采用一个，直径为150mm）组成并按同心圆均匀分布，，4个高精度卡盘形成的同心圆中心设有一个安置气动管路及通讯线的通孔，以支持天线罩内外型线检测、修磨等不同工序的夹具托盘在工件主轴上的快速精确定位与夹紧。安装在主轴驱动装置1之下的回转装置9带动主轴进行水平面内的相应摆动，以使被修磨或检测的天线罩内外型线与砂轮或测头始终保持法线接触或呈法线方向的相对方位。

所述的辅助支承部件在天线罩大头向外（右）安装时用，包括轴向进给滑台27，轴向进给滑台27上设有转台28，转台28上设有工装辅助支承29。辅助支承采用普通中心架的基本结构，但采用自适应浮动支承结构，并将三个支承点位置对称均布于工装的下半圆周上，且使三支承的最大圆弧夹角等于或小于156°，以避免与工装和外型线检测装置等发生干涉，转台28的设置是使工装辅助支承与工件主轴部件进行同步摆动；轴向进给滑台27的设置是为了适应不同长度工装的辅助支承要求。

所述的外型线修磨部件包括第一径向进给导轨21，第一径向进给导轨21上设有第一径向进给滑台33，第一径向进给滑台33上设有第一砂轮驱动装置5，第一砂轮驱动装置5的主轴伸出端上设有直径为150mm的第一砂轮4。如图6所示，为本发明涉及的天线罩多功能复合装备外型线修磨的工序示意图，天线罩安装在主轴驱动装置1上，第一砂轮4对天线罩的外型线进行修磨。

所述的内型线修磨部件包括第二径向进给导轨22，第二径向进给导轨22上设有第二径向进给滑台23，第二径向进给滑台23上设有第二砂轮驱动装置6，第二砂轮驱动装置6通过磨杆31连接直径为80mm（或 30mm或50mm）的第二砂轮30。如图5所示，为本发明涉及的天线罩多功能复合装备内型线修磨工序示意图，天线罩安装在主轴驱动装置1和工装辅助支承29上，第二砂轮30对天线罩的内型线进行修磨。

所述的外型线几何量检测部件包括第三径向进给导轨15，第三径向进给导轨15上设有第三径向进给滑台19，第三径向进给滑台19上设有第一支承座18，第一支承座18上设有第一测杆17，第一测杆17的一端设有第一接触式探针测头16。所述的内型线几何量检测部件包括设于第二径向进给滑台23上的第二支承座34，第二支承座34与第二砂轮驱动装置6并列放置在第二径向进给滑台23上，第二径向进给滑台23设于第二径向进给导轨22上，第二支承座34上设有第二测杆32，第二测杆32的一端设有第二接触式探针测头20。如图4所示，为本发明涉及的天线罩多功能复合装备内外型线几何量检测工序示意图，天线罩安装在主轴驱动装置1和工装辅助支承29上，第一接触式探针测头16和第二接触式探针测头20对天线罩的内、外型线几何量继续测量。

所述的电厚度检测部件包括单喇叭微波收发器装置13、模胎2及网络分析仪8，单喇叭微波收发器装置13设于第四径向进给滑台12上，第四径向进给滑台12设于第四径向进给导轨14上，模胎2与天线罩同轴安装，与单喇叭微波收发器装置13配对使用，并与网络分析仪8相连接。如图3所示，为本发明涉及的天线罩多功能复合装备电厚度检测工序示意图，电厚度检测检测时，先将模胎2通过工装托盘安装在主轴驱动装置1上，再在模胎2外围同轴安装一个待检测电厚度的天线罩，则可以检测天线罩的电厚度，并可通过电厚度与几何厚度计算模型给出满足电厚度要求的天线罩修磨区域及其修磨量。

所述的支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备还可以包括SINUMERIK 840D数控操作系统11。采用自动控制实现各项功能。

本发明通过提供的天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，可以将天线罩内外型线几何量检测、电厚度检测和修磨融为一体，这样不仅可以检测天线罩的电厚度、内外型线的相关几何量，如天线罩内外型线的相关横截面直径、圆度及其法向厚度等；还可以根据天线罩电厚度及几何厚度的检测结果，修磨天线罩内型线（或外型线）相关局部区域多余的相关几何量。

Claims

1.一种支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，包括床身（10），其特征在于，所述的床身（10）上设有天线罩主轴部件、外型线修磨部件、内型线修磨部件、电厚度检测部件、外型线几何量检测部件、内型线几何量检测部件和标定用的标准球装置（3）；所述的天线罩主轴部件包括主轴驱动装置（1），以及设置在主轴驱动装置（1）下的回转装置（9），主轴驱动装置（1）的端部设有工装安装接口（25）；所述的外型线修磨部件包括第一径向进给导轨（21），第一径向进给导轨（21）上设有第一径向进给滑台（33），第一径向进给滑台（33）上设有第一砂轮驱动装置（5），第一砂轮驱动装置（5）的主轴伸出端上设有第一砂轮（4）；所述的内型线修磨部件包括第二径向进给导轨（22），第二径向进给导轨（22）上设有第二径向进给滑台（23），第二径向进给滑台（23）上设有第二砂轮驱动装置（6），第二砂轮驱动装置（6）通过磨杆（31）连接第二砂轮（30）；所述的电厚度检测部件包括单喇叭微波收发器装置（13）、模胎（2）及网络分析仪（8），单喇叭微波收发器装置（13）设于第四径向进给滑台（12）上，第四径向进给滑台（12）设于第四径向进给导轨（14）上，模胎（2）与天线罩同轴安装，与单喇叭微波收发器装置（13）配对使用，并与网络分析仪（8）相连接；所述的外型线几何量检测部件包括第三径向进给导轨（15），第三径向进给导轨（15）上设有第三径向进给滑台（19），第三径向进给滑台（19）上设有第一支承座（18），第一支承座（18）上设有第一测杆（17），第一测杆（17）的一端设有第一接触式探针测头（16）；所述的内型线几何量检测部件包括设于第二径向进给滑台（23）上的第二支承座（34），第二径向进给滑台（23）设于第二径向进给导轨（22）上，第二支承座（34）上设有第二测杆（32），第二测杆（32）的一端设有第二接触式探针测头（20）。

2.如权利要求1所述的支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，其特征在于，所述的床身（10）上还设有辅助支承部件，所述的辅助支承部件包括轴向进给滑台（27），轴向进给滑台（27）上设有转台（28），转台（28）上设有工装辅助支承（29）。

3.如权利要求1所述的支持天线罩内外型线检测与修磨的多功能复合装备，其特征在于，所述的床身（10）上平行设置有第一轴向导轨（26）和第二轴向导轨（24），所述的天线罩主轴部件、辅助支承部件、内型线修磨部件和内型线几何量检测部件皆设置在第一轴向导轨（26）上，所述的电厚度检测部件、外型线修磨部件、外型线几何量检测部件和标定用的标准球装置（3）皆设置在第二轴向导轨（24）上。