CN106091992B - 龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，包括两个测量支架、激光干涉仪、反射镜、干涉镜，每个测量支架的结构是，包括支架底座上表面连接有支架体，支架底座的内外沿分别设置有向下垂悬的内外立板，支架底座内立板下端面固定连接有导轨压板，支架底座内立板安装有两个固定测头，支架底座外立板安装有两个活动测头，两个固定测头头部的钢球与左床身导轨的A面或右床身导轨的D面接触；两个活动测头头部的钢球依靠弹簧压紧在左床身导轨的外侧面或右床身导轨的外侧面上。本发明还公开了一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测方法。本发明的装置及方法，结构简单，操作方便，准确率高。

Description

龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于机械检测技术领域，涉及一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，本发明还涉及一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测方法。

背景技术

现有常用的龙门移动式镗铣床(简称龙门镗铣床)，其主体机械结构包括连接梁、横梁、滑枕、左立柱、右立柱、左滑座、右滑座、左床身、右床身、工作台、左右驱动装置、左右排屑装置等部件；该机床的左、右床身导轨截面如图1，左、右床身导轨均为静压导轨。

左、右床身导轨的精度检测包括以下项目：1)A面、B面、C面、D面、E面、F面的自身直线度；2)B面与C面、E面与F面的平行度；3)B面与E面在垂直面的等高；4)A面(左床身侧导向面)与D面(右床身侧导向面)的平行度。

前三项检测时，左、右床身导轨各个面的自身直线度可以直接利用光学准直仪进行检测，B面与C面、E面与F面的平行度直接采用平尺和水平仪检测，B面与E面在垂直面的等高直接采用连通器检测。

A面和D面是龙门铣安装时左、右两个床身的基准面，其平行度是床身安装的关键精度项目，此项精度超差，也就是左、右床身两条导轨侧向基准面之间距离精度超差，将会引起龙门铣移动时导轨侧导向面与滑座之间间隙变化大，破坏静压油膜，使得龙门移动时运行精度差，不能满足零件加工精度要求，并且产生振动、爬行等现象，造成机床不能正常工作甚至损坏机床。

但是，目前对于A面与D面的平行度检测比较困难，对于龙门铣而言，采用大尺寸内径千分尺测量，由于两立柱之间设置有工作台，并且属于大尺寸测量，使得精度差，测量困难；采用三坐标跟踪仪测量，测量精度低，影响因素多，测量稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，解决了现有的龙门移动式镗铣床床身导轨侧面平行度检测困难，检测精度低的问题。

本发明的另一目的是提供一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测方法。

本发明所采用的技术方案是，一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，包括两个测量支架、一个激光干涉仪、一组反射镜、一组干涉镜，

每个测量支架的结构是，包括支架底座，支架底座上表面连接有支架体，支架底座的内外沿分别设置有向下垂悬的内外立板，支架底座内立板下端面固定连接有导轨压板，支架底座内立板安装有两个固定测头，支架底座外立板安装有两个活动测头，每个活动测头的主体内端套装有调整螺母，调整螺母与支架底座外立板内壁之间设置有弹簧；两个固定测头的头部各自镶嵌有一个钢球，该两个钢球与左床身导轨的A面或右床身导轨的D面接触；两个活动测头的头部各自镶嵌有一个钢球，依靠弹簧压紧在左床身导轨的外侧面或右床身导轨的外侧面上。

本发明所采用的另一技术方案是，一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测方法，利用上述的龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，按照以下步骤实施：

步骤1、设定以下项目的精度要求

1.1)左床身导轨上的A面、B面、C面的直线度；右床身导轨上的D面、E面、F面的直线度；

1.2)左床身导轨上的B面与C面、右床身导轨上的E面与F面平行度；

1.3)左床身导轨上的B面与右床身导轨上的E面在垂直面的等高；

1.4)左床身导轨上的A面与右床身导轨上的D面的平行度；

步骤2、松开立柱与连接梁之间的连接螺栓；

步骤3、组装好检测装置，测量步长为500mm，依次检测左床身导轨的A面与右床身导轨的D面的距离，记录各点距离数值，按测量移动方向顺序测量至少两次，取平均值，作出距离值曲线；

步骤4、复检步骤1中各项精度值，复检A面与D面的平行度值，多次反复测量调整，直至达到所有精度项目符合要求；

步骤5、重新配作连接梁与立柱之间的调整垫片，紧固连接梁与立柱之间的连接螺栓，即成。

本发明的有益效果是，采用测量支架和激光干涉仪组成的检测装置，安装方便，检测过程简便，检测成本低，检测准确率高。

附图说明

图1是现有龙门移动式镗铣床左右床身导轨截面示意图；

图2是本发明装置的测量支架在左床身导轨的安装结构示意图；

图3是本发明装置中的测量支架在左床身导轨的俯视安装结构示意图；

图4是本发明装置中的测量支架在右床身导轨的俯视安装结构示意图；

图5是本发明装置中的测量支架与左滑座的连接结构示意图；

图6是本发明装置中的测量支架与右滑座的连接结构示意图；

图7是本发明装置的测量光路工作原理示意图。

图中，1.工作台，2.左床身导轨，3.右床身导轨，4.侧顶螺栓，5.调整垫片，6.地脚螺栓，8.激光干涉仪，9.反射镜，10.干涉镜，11.支架体，12.支架底座，13.钢球，14.固定测头，15.导轨压板，16.调整螺母，17.弹簧，18.活动测头，19.左滑座，20.右滑座，21.连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1，现有龙门移动式镗铣床(本发明方法检测调整对象)的床身结构是，包括设置在工作台1左右两侧的左床身导轨2和右床身导轨3；左床身导轨2下部左右侧沿(导轨长度方向)分别设置有数个侧顶螺栓4，左床身导轨2下端面左右两边(沿导轨长度方向)分别通过设置有数个调整垫片5，每个调整垫片5通过地脚螺栓6固定在机床基础中；右床身导轨3的结构设置与左床身导轨2对应一致。

参照图2、图3、图4，本发明的检测装置结构是，包括两个测量支架、一个激光干涉仪8、一组反射镜9、一组干涉镜10，

每个测量支架的结构是，包括支架底座12，支架底座12上表面连接有支架体11，支架底座12下表面压紧在左床身导轨2或右床身导轨3上表面；支架底座12的内外沿分别设置有向下垂悬的内外立板，支架底座12内立板下端面固定连接有导轨压板15，支架底座12内立板安装有两个固定测头14，支架底座12外立板安装有两个活动测头18，每个活动测头18的主体内端套装有调整螺母16，调整螺母16与支架底座12外立板内壁之间设置有弹簧17；

两个固定测头14的头部各自镶嵌有一个钢球13，该两个钢球13与左床身导轨2的A面(内侧面)或右床身导轨3的D面(内侧面)接触；两个活动测头18的头部各自镶嵌有一个钢球13，依靠弹簧17压紧在左床身导轨2的外侧面或右床身导轨3的外侧面上，弹簧压紧力依靠调整螺母16进行调整；

左侧的一个支架底座12下表面与左床身导轨2的B面互研、右侧的一个支架底座12下表面与右床身导轨3的E面互研。

上述的两面互研是指两块平板涂色(用红丹粉)后交替拖研，检查接触斑点的方法，其中一块为标准平板，接触斑点及平面度符合要求，根据要检测的另一块平板的接触斑点数确定其平面度，接触斑点越多，其平面度越好，如果接触斑点数不符合要求，可以对其进行多次刮削，和标准平板拖研，直至达到要求，上述的B、E、G、H面可做为标准平板；

左侧的一个导轨压板15上表面与左床身导轨2的G面互研、右侧的一个导轨压板15上表面与右床身导轨3的H面互研；对每个支架底座12、导轨压板15刮研，要求0.03mm塞尺不入，刮研点数10-12点/25×25mm²，

其中，0.03mm塞尺不入是：用厚度为0.02mm的塞尺钢片测量支架底座12下表面与床身导轨2的B面之间及与床身导轨3的E面之间、压板15上表面与左床身导轨2的G之间及与、右床身导轨3的H面之间的间隙，其插入深度小于10mm，这项要求反映了两个平面结合的紧密程度。

刮研点数10-12点/25×25mm²的含义是：支架底板与B、E面拖研后检查接触斑点数在任意25×25mm2内为不少于10-12点，接触斑点越多，两平面结合越紧密。

以上的刮研要求确保了在测量支架移动时，不会发生晃动、倾斜而影响测量结果。

参照图5，一个测量支架位于左床身导轨2上，其支架底座12通过第一个连杆21与左立柱上的左滑座19连接，该第一个连杆21与该侧的支架底座12采用铰接方式连接；同时，在左侧的测量支架的支架体11上表面安装激光干涉仪8和一组干涉镜10。

参照图6，另一个测量支架位于右床身导轨3上，其支架底座12通过第二个连杆21与右立柱上的右滑座20连接，该第二个连杆21与该侧的支架底座12采用铰接方式连接；同时，在右侧的测量支架的支架体11上表面安装一组反射镜9。

参照图7，激光干涉仪8、反射镜9和干涉镜10共同构成一套完整的测量光路。

本发明装置的工作原理是，

两侧的左滑座19和右滑座20同步移动时，两个测量支架随之同步移动，保证测量光路不断；因为连杆21一端为铰链连接，当测量支架跟随左滑座19和(或)右滑座20移动时，依靠弹簧17的压力使固定测头14紧靠在左床身导轨2的A面或右床身导轨3的D面上，左床身导轨2的A面与右床身导轨3D面平行度发生变化，则测量支架同步发生位移，两个测量支架之间距离在激光测量方向上发生变化，从而使反射镜9和干涉镜10之间的光路距离随之发生变化，通过激光干涉仪8就能够及时测得左床身导轨2与右床身导轨3的导向面(A面和D面)之间的距离变化值，根据该数值调节左床身导轨2的A面与右床身导轨3的D面的平行度，直至左床身导轨2的A面与右床身导轨3的D面平行为止。

本发明的检测方法，利用上述的检测装置，按照以下步骤实施：

步骤1、设定以下项目的精度要求

1.1)左床身导轨2上的A面、B面、C面的直线度；右床身导轨3上的D面、E面、F面的直线度；

1.2)左床身导轨2的B面与C面、右床身导轨3的E面与F面平行度；

1.3)左床身导轨2上的B面与右床身导轨3上的E面在垂直面的等高；

1.4)左床身导轨2上的A面与右床身导轨3上的D面的平行度；

步骤2、松开立柱与连接梁之间的连接螺栓；

步骤3、组装好上述的检测装置，测量步长为500mm，依次检测左床身导轨2的A面与右床身导轨3的D面的距离，记录各点距离数值，按测量移动方向顺序测量至少两次，取平均值，作出距离值曲线；

因为左床身导轨2的A面及右床身导轨3的D面的直线度精度符合要求，只需要根据距离值曲线各点的值，对左床身导轨2或右床身导轨3其中一侧的侧顶螺栓4调整，以达到A面与D面的平行度要求。

步骤4、复检步骤1中各项精度值，复检A面与D面的平行度值，多次反复测量调整，直至达到所有精度项目符合要求；

步骤5、重新配作连接梁与立柱之间的调整垫片5，紧固连接梁与立柱之间的连接螺栓，即成。

采用本发明方法经过多次试验证实，该检测装置重复精度可达0.02mm，其测量光路可能与被测导轨不垂直，测量值有可能会被放大，但不影响其数据有效性，完全能够使用该测量结果指导调整机床两导轨之间的平行度。如果有同步装置能保证激光干涉仪光路不间断，该检测装置能有更广泛的使用空间，如测量两独立导轨内侧面的平行度。

Claims (4)

1.一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，其特征在于：包括两个测量支架、一个激光干涉仪(8)、一组反射镜(9)、一组干涉镜(10)，

每个测量支架的结构是，包括支架底座(12)，支架底座(12)上表面连接有支架体(11)，支架底座(12)的内外沿分别设置有向下垂悬的内外立板，支架底座(12)内立板下端面固定连接有导轨压板(15)，支架底座(12)内立板安装有两个固定测头(14)，支架底座(12)外立板安装有两个活动测头(18)，每个活动测头(18)的主体内端套装有调整螺母(16)，调整螺母(16)与支架底座(12)外立板内壁之间设置有弹簧(17)；两个固定测头(14)的头部各自镶嵌有一个钢球(13)，该两个钢球(13)与左床身导轨(2)的A面或右床身导轨(3)的D面接触；两个活动测头(18)的头部各自镶嵌有一个钢球(13)，依靠弹簧(17)压紧在左床身导轨(2)的外侧面或右床身导轨(3)的外侧面上。

2.根据权利要求1所述的龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，其特征在于：所述的一个测量支架位于左床身导轨(2)上，其支架底座(12)通过第一个连杆(21)与左立柱上的左滑座(19)连接，该第一个连杆(21)与左侧的支架底座(12)采用铰接方式连接；同时，在左侧的测量支架的支架体(11)上表面安装激光干涉仪(8)和一组干涉镜(10)。

3.根据权利要求2所述的龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，其特征在于：所述的另一个测量支架位于右床身导轨(3)上，其支架底座(12)通过第二个连杆(21)与右立柱上的右滑座(20)连接，该第二个连杆(21)与右侧的支架底座(12)采用铰接方式连接；同时，在右侧的测量支架的支架体(11)上表面安装一组反射镜(9)。

4.一种龙门镗铣床床身导轨平行度检测方法，利用权利要求3所述的龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1、设定以下项目的精度要求

1.1)左床身导轨(2)上的A面、B面、C面的直线度；右床身导轨(3)上的D面、E面、F面的直线度；

1.2)左床身导轨(2)上的B面与C面、右床身导轨(3)上的E面与F面平行度；

1.3)左床身导轨(2)上的B面与右床身导轨(3)上的E面在垂直面的等高；

1.4)左床身导轨(2)上的A面与右床身导轨(3)上的D面的平行度；

步骤2、松开立柱与连接梁之间的连接螺栓；

步骤3、组装好上述的检测装置，测量步长为500mm，依次检测左床身导轨(2)的A面与右床身导轨(3)的D面的距离，记录各点距离数值，按测量移动方向顺序测量至少两次，取平均值，作出距离值曲线；

步骤4、复检步骤1中各项精度值，复检A面与D面的平行度值，多次反复测量调整，直至达到所有精度项目符合要求；

步骤5、重新配作连接梁与立柱之间的调整垫片(5)，紧固连接梁与立柱之间的连接螺栓，即成。