CN109746764B - 一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，属于测量技术领域，具体技术方案如下：一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具包括底板、可伸缩杆、连杆、前段条、磁力球碗，所述磁力球碗安装在前段条的一端，所述前段条的另一端安装在所述连杆的一端，所述连杆的另一端固定在所述可伸缩杆上，所述可伸缩杆固定在底板上，所述底板固定在机床上，所述前段条与连杆相互垂直，所述磁力球碗的中心线垂直于前段条与连杆。只确定一次夹具的位置，即可使球杆仪在多平面内运行测量。具有操作简便、安装精度高的优点。

Description

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具。

背景技术

随着现代制造业的飞速发展，多轴机床及加工中心已经广泛应用于航空、航天、汽车、医疗器械等领域。尤其在加工叶轮、叶片、汽轮机转子、曲轴、模具等零件方面，多轴机床和加工中心具有不可比拟的技术优势，并且通过多轴的联动加工，可避免多次装夹、降低夹具成本，从而提高加工效率和减少安装误差对加工精度的影响。而多轴机床及加工中心自身的误差会造成所加工的零件的尺寸和表面缺陷，如几何、动态和间隙误差等。只要明确误差的位置以及种类，即可有针对性的快速修正多轴机床和加工中心的误差，从而使其满足使用要求，提高所加工零件的加工质量。

目前常用的机床精度检测方法主要分为直接法和间接法。其中直接法是采用精度检测设备测量机床误差，测量过程中直接给出机床精度指标；间接法则是让待测机床加工标准试件，对加工出来的标准试件进行检测，给出标准试件的精度指标，这些指标间接反映了机床的各项精度指标。标准试件法是检测机床动态精度的较为成熟的方法，但是需要经过多次反复试切才能完成精度评价，此测量方法周期较长。并且，由刀具磨损、切削振动等刀具切削过程中产生的误差耦合到标准试件中，这对于评价机床的精度有一定局限性。采用球杆仪对机床进行测量是直接测量方法，仅在机床不加工工件的空运行下，得到机床的若干项误差数据，剔除了刀具切削中产生的误差。因此应用球杆仪可以快速、简单地为多轴机床及加工中心评估，进而为多轴机床和加工中心的诊断、调整与优化提供重要参考。

球杆仪本体，是一个高精度的伸缩式线性传感器，两端各有一个精密球。在使用中，精密球以机械定位的方式固定在两个精密磁力球碗组件之间，两个精密磁力球碗组件分别布置在机床的两个导轨上。安装后即可运行预先编好的数控程序。其中，编辑数控程序使球杆仪按圆轨迹运行最为常用。但是，实际轨迹与预设并不完全相同。实际上，机床几何尺寸中的若干因素、控制系统及移动副磨损都可能造成测试圆半径及其形状偏离设定圆。当机床所测平面内的两轴系运行预设定的圆轨迹时，圆轨迹半径的微小变化将被球杆仪系统实时采集并分析。两轴插补运动形成的实际的轨迹，与预设轨迹进行比较，数据处理后即可对机床精度进行评估，如直线度、垂直度、反向间隙和伺服比例不匹配等。

虽然球杆仪安装好后的运行测量快捷方便，但更多的时间要耗在测量前的安装和固定上。当操作者需要多方向多次测量时，将耗费更多的时间安装和固定球杆仪。

对于球杆仪安装，可用的现有产品是圆柱形磁力球碗组件。磁力球碗组件的上端为碗形，用于吸附精密球；另一端为一个磁力平面，用于将其吸到机床的表面上。球杆仪两端分别吸到两个磁力球碗组件的碗形表面，两个磁力球碗组件通过其下方的磁力平面吸附到机床的合适位置。

两个磁力球碗组件相当于夹具，应用磁力球碗存在以下缺点：

(1)球杆仪在XY、YZ、XZ平面内分别运行测量时，磁力球碗组件的布置位置是不同的。因此，需要三次为磁力球碗组件寻找合适的位置。每次寻找的位置可能相差较远，有时可能直接将磁力球碗组件吸到机床某位置即可，但有时可能需要合适的金属块垫高磁力球碗组件，有时可能需要金属条将磁力球碗组件外伸到距离机床表面较远的位置。另外，由于两磁力球碗组件位置发生变化，每次都要用数控系统将两磁力球碗组件重新对正，步骤繁琐。

虽然现有办法提出，球杆仪在一个平面内画圆，另两个平面内画弧的办法，可一次安装就能测量三个平面内的误差。但球杆仪画弧轨迹运行得到的数据量比画整圆的数据量少很多，利用画弧所得到的数据计算的误差值也就不够准确。如垂直度等误差项仅在大于180°的圆弧下才能计算，并且圆弧轨迹越接近360°计算结果越可靠，因此画整圆轨迹测量十分必要。

(2)难以找到合适位置安放磁力球碗组件。球杆仪运行过程中，球杆仪及其磁力球碗组件易与机床部件发生碰撞，因此寻找合适位置难。

(3)磁力球碗组件必须吸附到含铁等成分的金属上或磁力座上。而当在机床上找到合适位置吸磁力球碗组件时，存在此位置可能是铝件等情况，不能将磁力球碗组件吸到机床上。同时，含铁等成分的金属较重，也就提高了金属的紧固要求。

(4)仅靠两个磁力球碗组件安装球杆仪的方法，通用性差。当操作者想对多台机床测量时，尤其是对布局不同、行程不同的多台机床测量时，两磁力球碗组件的安装位置各有不同，需要操作者多次寻找合适的安装位置，十分繁琐。

(5)安装精度不够准确

现有技术在安装球杆仪的过程中，为了满足高度、长度要求，可能临时寻找一些垫块或伸长杆使用，这些临时拼凑的过渡件可能存在表面质量差、弹性变形严重等问题，进而影响安装精度。

因此，若能解决以上问题将能提升测量数据准确性并为操作者提供极大的便利。

发明内容

本发明的目的是为了只确定一次夹具的位置，即可使球杆仪在多平面内运行测量，本发明记载了一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具。

本发明重点解决球杆仪的安装固定难的问题，从而极大节省时间。另外，还能保证夹具在不同结构的多轴机床和加工中心上具有通用性，并降低初学者的操作难度。

本发明采用多段条形轻质金属连接为一套夹具，球杆仪的两端精密球分别与两套夹具以磁力吸附定位。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板、可伸缩杆，连杆、前段条、磁力球碗，所述磁力球碗安装在前段条的一端，所述前段条的另一端安装在所述连杆的一端，所述连杆的另一端固定在所述可伸缩杆上，所述可伸缩杆固定在底板上，所述底板固定在机床上，所述前段条与连杆相互垂直，所述磁力球碗的中心线垂直于前段条与连杆。

进一步的，所述夹具还包括螺栓Ⅰ和两个螺母，所述前段条的一端开有螺纹孔Ⅲ，所述螺栓Ⅰ穿过螺纹孔Ⅲ和两个螺母与所述磁力球碗螺纹连接，所述两个螺母分别位于前段条的两侧并与螺栓Ⅰ螺纹连接。

进一步的，所述前段条的所述另一端垂直设置有凸台，所述凸台与磁力球碗分别位于前段条的两个相对侧面上，所述连杆的所述一端设置有方体结构，所述方体结构置于所述凸台的远离磁力球碗的表面与前段条的侧面之间并与所述凸台及前段条固定连接。

进一步的，所述前段条的所述另一端设置有通孔Ⅱ，所述凸台位于所述通孔Ⅱ与螺纹孔Ⅲ之间，所述凸台上设置有通孔Ⅲ，所述方体结构与连杆连接的侧面记为a₁，a₁的对立面记为a₂，所述方体结构靠近所述底板的侧面记为b₁，除a₁、a₂和b₁面，方体结构的其余侧面均开有螺纹孔Ⅰ，所述通孔Ⅱ和通孔Ⅲ分别与任意两个相对应的螺纹孔Ⅰ通过螺钉固定连接。

进一步的，可伸缩杆的中心线与螺纹孔Ⅰ的中轴线的距离为d₁，螺纹孔Ⅲ中轴线与通孔Ⅱ中轴线的距离为d₂，通孔Ⅲ中轴线与磁力球碗中精密球球心的垂直距离为d₃，d₁＝d₂＝d₃。

进一步的，所述可伸缩杆包括后段板和中段板，所述后段板沿长度方向开有多个通孔Ⅳ，所述中段板沿长度方向开有多个螺纹孔Ⅱ，利用螺钉穿过任意一个所述通孔Ⅳ和任意一个所述螺纹孔Ⅱ固定所述后段板和中段板。

进一步的，所述后段板为折弯结构，所述后段板的与长度方向垂直的剖面呈‘L’形，所述中段板的与长度方向垂直的剖面呈‘十’字形。

进一步的，连杆和方体结构为一体成型结构。

进一步的，所述前段条与所述凸台为一体成型结构。

进一步的，所述夹具还包括配重块，所述配重块固定在底板上。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)只确定一次夹具的位置，即可使球杆仪在多平面内运行测量。

需要XY、YZ、XZ平面测量时，先在第一个平面内测量，两侧的两套夹具放球杆仪前先对正，此位置设为坐标系原点。由于本发明夹具的多段连接结构中有两处可以翻转连接，因此，不用重新安装夹具与对正夹具，可将此原点直接作为其余两个测量面内的坐标系原点，即可实现在XY、YZ、XZ平面内的3次运行测量共用一个坐标系，而现有技术中，对3个平面测量时，夹具位置发生变化，需要建立3次坐标系，因此，本发明极大简化了操作步骤。

(2)夹具位置易于选择。

两套夹具分别固定在两侧，只要两套夹具能对正，即可保证运行时不会发生球杆仪、夹具与机床之间的碰撞现象。

(3)可以用轻质金属制作夹具，因而弹性变形小，数据更准确。

由于本发明为多段连接结构，因此，除了磁力球碗内置磁性材料，其余段均可用轻质金属材料制作，省去了现有技术中可能用到的较重的含铁等成分的金属垫块或金属条，因此整体结构较轻，夹具变形更小，数据更准确。

(4)夹具具有通用性。

由于本发明的多段连接结构中有一处可以伸缩，扩大了夹具的使用范围，因此，可以使用同一对夹具，测量不同布局、行程差距不超过本夹具伸缩范围的多台机床，因此，本夹具有通用性。

(5)安装精度高

本发明可满足直接安装球杆仪，操作者不需要为了垫高或外伸磁力球碗组件而寻找其他表面质量较低、容易产生变形的零件作为过渡件，进而保证有较高的安装精度。

(6)结构精巧。

后段板的弯折结构使其作为连接件的同时拥有加强筋的作用，又可作为中段板伸缩的导轨，同时可使中段板翻转安装，操作者可根据需要选择是否翻转安装，前段条也可相对于中段板翻转安装。

由于上述优点的存在，简化了多个操作步骤，为操作者提供极大的便利。

附图说明

图1为本发明结构爆炸图；

图2为本发明结构图；

图3为后段板和中段板完全重叠示意图；

图4为后段板和中段板部分重叠示意图；

图5为磁力球碗靠近前段条时的状态示意图；

图6为磁力球碗远离前段条时的状态示意图；

图7为夹具使用过程中对正的示意图；

图8为球杆仪在XY面测量时夹具使用的示意图；

图9为球杆仪在XZ面测量时夹具使用的示意图；

图10为球杆仪在YZ面测量时夹具使用的示意图；

图中：1、底板，2、可伸缩杆，3、连杆，4、前段条，5、磁力球碗，6、螺栓Ⅰ，7、螺母，8、配重块，9、球杆仪，21、后段板，22、中段板，31、方体结构，32、螺纹孔Ⅰ，41、螺纹孔Ⅲ，42、凸台，43、通孔Ⅱ，44、通孔Ⅲ，211、通孔Ⅳ，221、螺纹孔Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图1-10对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板1、可伸缩杆2，连杆3、前段条4、磁力球碗5，所述磁力球碗5安装在前段条4的一端，所述前段条4的另一端安装在所述连杆3的一端，所述连杆3的另一端固定在所述可伸缩杆2上，所述可伸缩杆2固定在底板1上，所述底板1固定在机床上，所述前段条4与连杆3相互垂直，所述磁力球碗5的中心线垂直于前段条4与连杆3。

进一步的，所述夹具还包括螺栓Ⅰ6和两个螺母7，所述前段条4的一端开有螺纹孔Ⅲ41，所述螺栓Ⅰ6穿过螺纹孔Ⅲ41和两个螺母7与所述磁力球碗5螺纹连接，所述两个螺母7分别位于前段条4的两侧并与螺栓Ⅰ6螺纹连接。

本实施方式中螺栓Ⅰ6用于固定磁力球碗5，螺栓Ⅰ6顺着磁力球碗5的螺纹旋到底，通过旋转螺栓Ⅰ6，使其相对于前段条4前后伸缩，实现微调磁力球碗5的位置，磁力球碗5的位置固定后，利用两个螺母7夹紧前段条4用于固定螺栓Ⅰ6。

具体实施方式二

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板1、可伸缩杆2，连杆3、前段条4、磁力球碗5，所述磁力球碗5安装在前段条4的一端，所述前段条4的另一端安装在所述连杆3的一端，所述连杆3的另一端固定在所述可伸缩杆2上，所述可伸缩杆2固定在底板1上，所述底板1固定在机床上，所述前段条4与连杆3相互垂直，所述磁力球碗5的中心线垂直于前段条4与连杆3。

进一步的，所述夹具还包括螺栓Ⅰ6和两个螺母7，所述前段条4的一端开有螺纹孔Ⅲ41，所述螺栓Ⅰ6穿过螺纹孔Ⅲ41和两个螺母7与所述磁力球碗5螺纹连接，所述两个螺母7分别位于前段条4的两侧并与螺栓Ⅰ6螺纹连接。

进一步的，所述前段条4的所述另一端垂直设置有凸台42，所述凸台42与磁力球碗5分别位于前段条4的两个相对侧面上，所述连杆3的所述一端设置有方体结构31，所述方体结构31置于所述凸台42的远离磁力球碗5的表面与前段条4的侧面之间并与所述凸台42及前段条4固定连接。

进一步的，所述前段条4的所述另一端设置有通孔Ⅱ43，所述凸台42位于所述通孔Ⅱ43与螺纹孔Ⅲ41之间，所述凸台42上设置有通孔Ⅲ44，所述方体结构31与连杆3连接的侧面记为a₁，a₁的对立面记为a₂，所述方体结构31靠近所述底板1的侧面记为b₁，除a₁、a₂和b₁面，方体结构3的其余侧面均开有螺纹孔Ⅰ32，所述通孔Ⅱ43和通孔Ⅲ44分别与任意两个相对应的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉固定连接。

本实施方式中，如图3所示，b₁的相对面为b₂，所述方体结构31的上表面记为c₁，下表面记为c₂，前段条4与方体结构31的连接方式包括四种情况，一、通孔Ⅱ43与b₂面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接，通孔Ⅲ44与c₂面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接；二、通孔Ⅱ43与b₂面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接，通孔Ⅲ44与c₁面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接；三、通孔Ⅱ43与c₂面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接，通孔Ⅲ44与b₂面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接；四、通孔Ⅱ43与c₁面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接，通孔Ⅲ44与b₂面的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉连接；根据多轴机床测量时的实际需求来确定具体连接方式。

具体实施方式三

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板1、可伸缩杆2，连杆3、前段条4、磁力球碗5，所述磁力球碗5安装在前段条4的一端，所述前段条4的另一端安装在所述连杆3的一端，所述连杆3的另一端固定在所述可伸缩杆2上，所述可伸缩杆2固定在底板1上，所述底板1固定在机床上，所述前段条4与连杆3相互垂直，所述磁力球碗5的中心线垂直于前段条4与连杆3。

进一步的，所述夹具还包括螺栓Ⅰ6和两个螺母7，所述前段条4的一端开有螺纹孔Ⅲ41，所述螺栓Ⅰ6穿过螺纹孔Ⅲ41和两个螺母7与所述磁力球碗5螺纹连接，所述两个螺母7分别位于前段条4的两侧并与螺栓Ⅰ6螺纹连接。

进一步的，所述前段条4的所述另一端垂直设置有凸台42，所述凸台42与磁力球碗5分别位于前段条4的两个相对侧面上，所述连杆3的所述一端设置有方体结构31，所述方体结构31置于所述凸台42的远离磁力球碗5的表面与前段条4的侧面之间并与所述凸台42及前段条4固定连接。

进一步的，所述前段条4的所述另一端设置有通孔Ⅱ43，所述凸台42位于所述通孔Ⅱ43与螺纹孔Ⅲ41之间，所述凸台42上设置有通孔Ⅲ44，所述方体结构31与连杆3连接的侧面记为a₁，a₁的对立面记为a₂，所述方体结构31靠近所述底板1的侧面记为b₁，除a₁、a₂和b₁面，方体结构3的其余侧面均开有螺纹孔Ⅰ32，所述通孔Ⅱ43和通孔Ⅲ44分别与任意两个相对应的螺纹孔Ⅰ32通过螺钉固定连接。

进一步的，可伸缩杆2的中心线与螺纹孔Ⅰ32的中轴线的距离为d₁，螺纹孔Ⅲ41的中轴线与通孔Ⅱ43中轴线的距离为d₂，通孔Ⅲ44中轴线与磁力球碗5中精密球球心的垂直距离为d₃，d₁＝d₂＝d₃。

本实施方式中，因为夹具在加工制造与安装过程中保证了d₁＝d₂＝d₃，因此中段条4和方体结构31、中段板22和后段板21在变换连接位置后可以保证磁力球碗5中精密球的球心位置不变。

具体实施方式四

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板1、可伸缩杆2，连杆3、前段条4、磁力球碗5，所述磁力球碗5安装在前段条4的一端，所述前段条4的另一端安装在所述连杆3的一端，所述连杆3的另一端固定在所述可伸缩杆2上，所述可伸缩杆2固定在底板1上，所述底板1固定在机床上，所述前段条4与连杆3相互垂直，所述磁力球碗5的中心线垂直于前段条4与连杆3。

进一步的，所述可伸缩杆2包括后段板21和中段板22，所述连杆3固定在所述中段板22的一端，所述后段板21的一端固定在底板1上，所述后段板21沿长度方向开有多个通孔Ⅳ211，所述中段板22沿长度方向开有多个螺纹孔Ⅱ221，利用螺钉穿过任意一个所述通孔Ⅳ211和任意一个所述螺纹孔Ⅱ221固定所述后段板21和中段板22。

本实施方式进一步限定了可伸缩杆2的具体形式，本实施方式中任意通孔Ⅳ211和任意螺纹孔Ⅱ221对应通过螺钉固定即可选择性调节可伸缩杆2的总体长度。

具体实施方式五

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板1、可伸缩杆2，连杆3、前段条4、磁力球碗5，所述磁力球碗5安装在前段条4的一端，所述前段条4的另一端安装在所述连杆3的一端，所述连杆3的另一端固定在所述可伸缩杆2上，所述可伸缩杆2固定在底板1上，所述底板1固定在机床上，所述前段条4与连杆3相互垂直，所述磁力球碗5的中心线垂直于前段条4与连杆3。

进一步的，所述可伸缩杆2包括后段板21和中段板22，所述后段板21沿长度方向开有多个通孔Ⅳ211，所述中段板22沿长度方向开有多个螺纹孔Ⅱ221，利用螺钉穿过任意一个所述通孔Ⅳ211和任意一个所述螺纹孔Ⅱ221固定所述后段板21和中段板22。

进一步的，所述后段板21为具有折弯结构的板材，所述后段板21的与长度方向垂直的剖面呈‘L’形，所述中段板22为十字交叉的两块板材一体成型构成，所述中段板22的与长度方向垂直的剖面呈‘十’字形。

本实施方式将后段板21设置为折弯结构，将中段板22设置为十字板状结构，后段板21在中段板22上的连接位置为两个，可根据实际需求选择。

具体实施方式六

一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，包括底板1、可伸缩杆2，连杆3、前段条4、磁力球碗5，所述磁力球碗5安装在前段条4的一端，所述前段条4的另一端安装在所述连杆3的一端，所述连杆3的另一端固定在所述可伸缩杆2上，所述可伸缩杆2固定在底板1上，所述底板1固定在机床上，所述前段条4与连杆3相互垂直，所述磁力球碗5的中心线垂直于前段条4与连杆3。

进一步的，所述夹具还包括配重块8，所述配重块8固定在底板1上，

本实施方式中配重块的使用目的是保证夹具的重心大体在底板1的轴线上，当夹具固定在卧式机床主轴上时，可以减小主轴电机所提供的转矩。

底板1与后段板21通过若干个螺钉固定连接，中段板22选择合适的翻转情况和伸缩量通过若干螺钉安装在后段板21上；前段条4选择合适的翻转情况，通过若干螺钉安装在连杆3的方体结构31上；螺栓Ⅰ6穿过两个螺母7和前段条4的螺纹孔Ⅲ41，最终旋入磁力球碗5底部的螺纹孔中并拧紧，通过旋转调节螺栓Ⅰ6，可以调节螺栓Ⅰ6与前段条4的相对位置，拧紧两个螺母7，紧紧夹住前段条4，螺栓Ⅰ6的位置被固定住。配重块8通过螺钉与底板1连接。

如果机床主轴有真空吸盘结构，可以直接将底板1底面吸到真空吸盘上，从而固定夹具。如果机床有螺纹孔，可以选择在底板1上加工与机床上大小和数量相匹配的通孔，并通过螺钉将夹具安装到机床上。

中段板22与前段条4是可以翻转安装的零件，翻转这两个零件安装后，为保证磁力球碗5上的精密球位置不变，在制造与安装过程需要保证以下3个尺寸相等：中段板22的回转中心的轴线与螺纹孔Ⅰ32中轴线的距离为d₁，螺纹孔Ⅲ41的中轴线与通孔Ⅱ43中轴线的距离为d₂，通孔Ⅲ44中轴线与磁力球碗5中精密球球心的垂直距离为d₃，d₁＝d₂＝d₃。

具体工作时，步骤如下：

安装两套所述夹具、两套夹具粗略对正、安装球杆仪9、两套夹具精确对正、正式运行采集分析。

以附图8-10所示的三直线轴的机床为例，并假设在XY面、XZ面、YZ面内先后测量。

测量时，两组夹具共同使用，其中一组接球杆仪9一端的精密球，另一组接球杆仪9另一端的精密球。在多轴机床上，可从XY、YZ、XZ三个平面内，选一个平面先测量。

如先选定在XY平面内测量。将夹具安装于机床上，同时保证两个磁力球碗5共线且垂直于测量平面。中段板22安装到后段板21时，螺钉穿过不同的通孔Ⅳ211旋入螺纹孔Ⅱ221中可粗调夹具伸长量。再通过机床数控系统调节机床导轨位置，从而使两磁力球碗5精确共线。再用数控系统调整机床Z向导轨位置，使两磁力球碗5之间的距离，刚好满足放一个精密球的距离。

随后是两套夹具的精确对正。先安装球杆仪9并试运行，根据圆轨迹偏心量修正，以此消除XY平面内的两套夹具对心偏差。由于球杆仪9为线性传感器而Z向为传感器的非敏感方向，因此若两夹具磁力球碗5间距略大于或略小于精密球直径，对测量结果影响较小，因此Z向粗调即可。前后微调螺栓Ⅰ6的伸长量可以在Z向精调。至此为两组夹具对正步骤，如图7所示。

对正后，用数控系统控制X或Y导轨移动出一个球杆仪9长度的距离，放上球杆仪9，即可开始测量，如图8为球杆仪9在XY面测量时夹具使用的示意图。

在XY面内测量后，可准备在XZ面测量。将中段板22与前段板4翻转，从而使两个磁力球碗5垂直于这一个测量平面。此时无需调整夹具伸长量与数控系统坐标系，直接进入球杆仪9安装与运行步骤。图9为球杆仪9在XZ面测量时夹具使用的示意图。

同理，将中段板22与前段板4翻转，使两个磁力球碗5垂直于第三个测量平面，即可在YZ平面测量。图10为球杆仪9在YZ面测量时夹具使用的示意图。

同理，也可以按照此方法测量其他多轴机床，也可以使用其他测量顺序或控制球杆仪9按照其他轨迹运行测量。

两套夹具共同使用时，伸缩杆的长度可以不同。

多轴机床和加工中心有XY、YZ、XZ三个平面需要应用球杆仪9测量。本发明中球杆仪9在三个平面内做圆周运动共用一个相对坐标系，即只需在第一个面内测量时设定一次坐标系，在其余两个面测量时仍用之前的坐标系，这就要求夹具安装到机床的位置不改变的条件下，能将球杆仪9在XY、YZ、XZ内摆放。本发明所述的夹具后段板21相对于中段板22可翻转，前段条4相对于连杆3可翻转，将两组夹具的对应段进行翻转即可保证球杆仪9分别以3种姿态摆放时，可以不用调整夹具的安装位置，即可使相对坐标系不变。

Claims (10)

1.一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：包括底板(1)、可伸缩杆(2)，连杆(3)、前段条(4)、磁力球碗(5)，所述磁力球碗(5)安装在前段条(4)的一端，所述前段条(4)的另一端安装在所述连杆(3)的一端，所述连杆(3)的另一端固定在所述可伸缩杆(2)上，所述可伸缩杆(2)固定在底板(1)上，所述底板(1)固定在机床上，所述前段条(4)与连杆(3)相互垂直，所述磁力球碗(5)的中心线垂直于前段条(4)与连杆(3)。

2.根据权利要求1所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述夹具还包括螺栓Ⅰ(6)和两个螺母(7)，所述前段条(4)的一端开有螺纹孔Ⅲ(41)，所述螺栓Ⅰ(6)穿过螺纹孔Ⅲ(41)和两个螺母(7)与所述磁力球碗(5)螺纹连接，所述两个螺母(7)分别位于前段条(4)的两侧并与螺栓Ⅰ(6)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述前段条(4)的另一端垂直设置有凸台(42)，所述凸台(42)与磁力球碗(5)分别位于前段条(4)的两个相对侧面上，所述连杆(3)的一端设置有方体结构(31)，所述方体结构(31)置于所述凸台(42)的远离磁力球碗(5)的表面与前段条(4)的侧面之间并与所述凸台(42)及前段条(4)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述前段条(4)的另一端设置有通孔Ⅱ(43)，所述凸台(42)位于所述通孔Ⅱ(43)与螺纹孔Ⅲ(41)之间，所述凸台(42)上设置有通孔Ⅲ(44)，所述方体结构(31)与连杆(3)连接的侧面记为a₁，a₁的对立面记为a₂，所述方体结构(31)靠近所述底板(1)的侧面记为b₁，除a₁、a₂和b₁面，方体结构(31)的其余侧面均开有螺纹孔Ⅰ(32)，所述通孔Ⅱ(43)和通孔Ⅲ(44)分别与任意两个相对应的螺纹孔Ⅰ(32)通过螺钉固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：可伸缩杆(2)的中心线与螺纹孔Ⅰ(32)的中轴线的距离为d₁，螺纹孔Ⅲ(41)中轴线与通孔Ⅱ(43)中轴线的距离为d₂，通孔Ⅲ(44)中轴线与磁力球碗(5)中精密球球心的垂直距离为d₃，d₁＝d₂＝d₃。

6.根据权利要求1所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述可伸缩杆(2)包括后段板(21)和中段板(22)，所述后段板(21)沿长度方向开有多个通孔Ⅳ(211)，所述中段板(22)沿长度方向开有多个螺纹孔Ⅱ(221)，利用螺钉穿过任意一个所述通孔Ⅳ(211)和任意一个所述螺纹孔Ⅱ(221)固定所述后段板(21)和中段板(22)。

7.根据权利要求6所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述后段板(21)为折弯结构，所述后段板(21)的与长度方向垂直的剖面呈‘L’形，所述中段板(22)的与长度方向垂直的剖面呈‘十’字形。

8.根据权利要求3所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：连杆(3)和方体结构(31)为一体成型结构。

9.根据权利要求3所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述前段条(4)与所述凸台(42)为一体成型结构。

10.根据权利要求1所述的一种应用于多轴机床和加工中心的球杆仪夹具，其特征在于：所述夹具还包括配重块(8)，所述配重块(8)固定在底板(1)上。

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