CN102284827A

CN102284827A - 基于定位面拟合的平行度修整法

Info

Publication number: CN102284827A
Application number: CN2011102024717A
Authority: CN
Inventors: 王晓东; 罗怡; 胡明明; 陈亮; 刘海斌; 陈勇; 刘立平
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明属于精密加工技术领域，涉及一种基于定位面拟合的平行度修整法。其特征是：以非内凹表面为基准，通过测量内凹表面上的点拟合内凹表面的最小二乘平面，计算非内凹表面的至少三点到拟合面的距离，将最小距离置零，其它距离与最小距离求差得出非内凹面上取点位置的去除量；将组件固定在夹具上，调节夹具，以距离置零位置为零点，使非内凹表面取点位置高出零点对应的去除量；对组件非内凹表面进行修整；重新测量组件两表面平行度；若满足要求，则修整完成，否则重复上面的步骤，直到达到预期目标。本发明原理简单，可将零件或组件两表面的平行度由20～60μm修整到5μm以内，解决了内凹表面不能作为定位面的问题。

Description

基于定位面拟合的平行度修整法

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，涉及一种基于定位面拟合的平行度修整法，用于精密加工中一平面与另一内凹表面的平行度的修整。

背景技术

随着高精度仪器仪表技术的迅速发展和广泛应用，在各种高精度器件装配和制造中，对平面的加工和装配精度要求日益增加。精密修整作为提高零件或组件形状精度和位置精度的技术手段越来越受到人们重视，已成为重要的研究领域，并在精密器件制造中有着广泛的应用。

在精密器件制造中，不仅对单个零件的加工精度要求很高，同时对装配完成的组件的位置精度也提出了很高的要求，其中有一项指标就是平行度。一些组件在装配完成后两个面的平行度达不到要求，需要进行修整，但是其中的一个表面由于已经进行了表面强化，造成不能进行再加工，而且由于其内凹，也无法直接成为后续加工的定位面，从而为高精度的修整带来困难。

目前国内外较常采用的平行度误差修整通常采用超精密机械与特殊设计的夹具配合实现。采用专家数据库智能控制系统的纳米级超精密平面抛光机，通过增加偏心砝码来施加偏心压力，利用各点压力不同去除率不同的原理来修整工件的平行度【纳米级超精密平面抛光机工件微量去除的控制方法，常敏，袁巨龙，吕冰海等，机械工程师，2003(9)】，这种方法修整后可以获得需要的平行度，但是也带来了成本大幅增加的弊端。另一种方法应用于轴承座的平行度修整，论文作者设计了一副微磁吸夹具，并采用侧向压板定位零件的方式实现对轴承座两表面平行度的固定和磨削加工【轴承座的超精密平行度磨削加工，羌新建，电子机械工程，2003，45-46页】。这种方法采用互为基准的加工思想提高相应面的平行度，因此仅适用于两个表面都可加工且都可以作为定位面的情况。

综上所述，已有的方法所修整的两个面均无内凹表面，且都可以以这两个面中的任何一个面直接作为定位面进行精密修整。但是现实生产加工中还存在另一类零件或组件，有平行度要求的两个面中包含一内凹表面，且该面由于经过了表面强化后不能进行再加工，也无法在修整中作为定位面，因此现有方法无法实现对此类表面的平行度的修整。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于定位面拟合的平行度修整法来加工带有一内凹表面的两表面平行度，用于提高精密组件或零件的平行度。

本发明的技术方案如下：

(1)以有平行度公差要求的两个面中的非内凹表面为基准，测量组件或零件的内凹表面上均布在同一圆周上的至少三点，这些点通过最小二乘法拟合出内凹表面的最小二乘平面，该最小二乘平面即为内凹面的定位拟合面。计算非内凹表面靠近边缘位置的不在同一直线上至少任意三点到内凹表面的定位拟合面的距离，将三个距离中的最小距离置零；除置零点的位置以外，其它位置的距离与最小距离求差，获得有平行度公差要求中的非内凹表面的取点位置需要去除的量。

(2)将非内凹表面所在零件固定在平行度修整夹具上，根据前面计算得到的组件或零件取点位置的去除量，调整夹具的微调螺旋机构，以距离置零位置为零点，非内凹表面上相应的取点位置高出的距离就是对应的去除量。

(3)将夹具放在工作台上，调整刀具对非内凹表面进行修整。

(4)修整完成后重新以非内凹表面为基准，测量零件或组件内凹表面与非内凹表面的平行度；若平行度满足预期目标，则修整完成，否则重复上面的步骤1～3，直到非内凹表面与内凹表面的平行度达到预期目标。

本发明的效果和益处是采用拟合定位面代替内凹表面，与另一平面进行平行度修整，该方法原理简单，可以将零件或组件两个表面的平行度由20～60μm修整到5μm以内，解决了内凹表面不能作为定位面的问题。

附图说明

图1是待修整组件的结构示意图。

图2是组件底面示意图。

图3是组件底面去除量求解图。

图中：1组件底面，2最小二乘定位面，3内凹表面，4第一测点，5第二测点，6第三测点，7第四测点，8第五测点，9第六测点，10第七测点。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明专利的具体实施例。

所修整组件的底面是一个平面，正面带有一内凹表面，内凹表面为直径为14mm的圆形，要求组件底面和内凹表面的平行度在5μm内。

1.三点决定一平面，所以首先以第五测点8、第六测点9和第七测点10所在的组件底面为基准，测量组件内凹表面上均布在直径为13mm圆周上的第一测点4、第二测点5、第三测点6和第四测点7，四点的坐标分别为：4(0，6.5，-0.282)，5(-6.5，0，-0.271)，6(0，-6.5，-0.286)，7(6.5，0，-0.298)。利用最小二乘公式

[\begin{matrix} Σ_{i = 1}^{4} {x_{i}}^{2} & Σ_{i = 1}^{4} x_{i} y_{i} & Σ_{i = 1}^{4} x_{i} \\ Σ_{i = 1}^{4} x_{i} y_{i} & Σ_{i = 1}^{4} {y_{i}}^{2} & Σ_{i = 1}^{4} y_{i} \\ Σ_{i = 1}^{4} x_{i} & Σ_{i = 1}^{4} y_{i} & 4 \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] = [\begin{matrix} Σ_{i = 1}^{4} x_{i} z_{i} \\ Σ_{i = 1}^{4} y_{i} z_{i} \\ Σ_{i = 1}^{4} z_{i} \end{matrix}]

即可得到内凹表面的最小二乘平面z＝-0.00208x+0.00031y-0.28425，通过点到平面的距离公式

计算第五测点8(0，14.2，-8.8)、第六测点9(-14.2，0，-8.8)、第七测点10(0，-14.2，-8.8)到拟合出的最小二乘平面的距离d₈＝8.520mm，d₉＝8.545mm，d₁₀＝8.511mm。根据三个距离值，将距离最小的第七测点10到最小二乘平面的距离置零，得出第五测点8去除量为9μm，第六测点9去除量为34μm。

2、将非内凹面所在零件固定在平行度修整夹具上，根据前面计算得到的去除量，调整夹具的微调螺旋机构，将第七测点10处置零，第五测点8高出9μm，第六测点9高出34μm。

3、将夹具放在精密铣床工作台上，调整刀具的高度，使刀具端面与去除量最小的点10接触实现对刀，对刀完成后对第五测点8、第六测点9、第七测点10所在平面进行全面修整。

4、修整完成后，再次以第五测点8、第六测点9、第七测点10所在平面为基准，测量组件内凹表面上的点4、点5、点6和点7，四点的z轴高度为：z₄＝-296μm，z₅＝-294μm，z₆＝-297μm，z₇＝-299μm，这4点的高度差的最大值是5μm，满足加工要求。平行度修整完成。

Claims

1.一种基于定位面拟合的平行度修整法，其特征在于如下步骤：

(1)以有平行度公差要求的两个面中的非内凹平面为基准，测量组件或零件的内凹表面上至少三点，这些点通过最小二乘法拟合出内凹表面的最小二乘平面，该最小二乘平面即为内凹面的定位拟合面；计算非内凹表面上的至少三点到内凹表面的定位拟合面的距离，将三个距离中的最小距离置零；除置零点的位置以外，其它位置的距离与最小距离求差，获得有平行度公差要求中的非内凹平面的取点位置需要去除的量；

(2)将非内凹面所在零件或组件固定在夹具上，根据前面计算得到的零件或组件取点位置的去除量，调整夹具，以距离置零位置为零点，非内凹平面上相应的取点位置高出对应的去除量；

(3)将夹具放在工作台上，对非内凹表面进行修整；

(4)修整完成后重新以非内凹表面为基准，测量零件或组件内凹表面三个以上的点得到的内凹平面与非内凹平面的平行度；若平行度满足预期目标，则修整完成，否则重复上面的步骤1～3，直到非内凹平面与内凹表面的平行度达到预期目标。