CN112108902B - 一种调平结构及调平方法 - Google Patents

Abstract

一种调平结构及调平方法，包括底座、调平板、微调机构、支撑结构和锁紧机构；底座固定设置在机床操作台，调平板设置在底座上，调平板和底座之间设置有支撑结构，调平板和底座通过若干锁紧机构连接，调平板上贯穿设置有若干微调机构，微调机构用于调整调平板的水平度。本发明改变传统工件调平的工作模式，提高工件调平效率与精度。结合在机测量能够完成工件平面水平度自动探测，替代传统拉表方式，提高工件水平度探测精度。

Description

一种调平结构及调平方法

技术领域

本发明属于测量调平技术领域，特别涉及一种调平结构及调平方法。

背景技术

随着机械制造行业的不断发展，对生产效率、自动化程度、产品加工精度提出了更多的要求。工件装夹安装是生产过程的重要环节之一，为了保证产品加工精度，常常需要对工件或标准件的上表面安装水平度进行管控。传统方法通过拉表和垫铜箔的方式调节工件安装水平度达到要求精度，这种方式依靠人工经验需要进行反复尝试，效率低精度差，浪费大量生产时间，已经无法满足高精密、高效率生产的需求。

2.现有技术方案：

1)人工拉表，垫铜箔调节工件安装水平度

通过人工拉表获得工件上表面的水平度，并根据工件各位置处的高度差值，在合适位置垫入相应厚度的铜箔，然后再进行拉表查验，反复操作直至工件上表面达到水平度要求，最后锁紧工件。

2)工装夹具保证安装精度

为保证工件安装精度，常常采用提高工装夹具的精度来实现。根据不同的工件特征设计工装夹具，能够保证工件装夹的精度要求，实现快速安装的目的。

1)传统拉表调平方法使用工具精度差，调节量无法量化；依靠经验调平需要不断尝试，花费时间长，效率低；反复操作逐渐趋近水平度过程中，人工劳动强度大。

2)工装夹具在更换机床、重新安装或长时间使用后精度不能保证，需要重新调整，调整过程与传统的工件安装方法一致，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调平结构及调平方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种调平结构，包括底座、调平板、微调机构、支撑结构和锁紧机构；底座固定设置在机床操作台，调平板设置在底座上，调平板和底座之间设置有支撑结构，调平板和底座通过若干锁紧机构连接，调平板上贯穿设置有若干微调机构，微调机构用于调整调平板的水平度。

进一步的，支撑结构包括凸台和凹槽；三个凸台成等边三角形设置在底座上表面的同心圆上，环形凹槽设置在调平板的下表面，三个凸台设置在环形凹槽内形成接触支撑。

进一步的，锁紧机构包括紧定螺栓和压紧弹簧；三个紧定螺栓成等边三角形设置在调平板的同心圆上，紧定螺栓的顶部螺帽和调平板之间的紧定螺栓上套设有压紧弹簧。

进一步的，微调机构包括螺旋微调螺栓、锁紧螺母、调节刻度和微调螺母套；相邻的锁紧机构之间的调平板中点处设置有沉台，沉台内设置有环形的调节刻度，螺旋微调螺栓从沉台穿过调平板，调平板内部的螺旋微调螺栓上套设有微调螺母套；调节刻度上方的螺旋微调螺栓上套设有锁紧螺母。

进一步的，调平板为圆形，底座为椭圆形。

进一步的，一种调平结构的调平方法，包括以下步骤：

1)调平结构安装

首先使用螺栓将调平机构底座安装在机床工作台上；然后使用紧定螺栓和压紧弹簧将调平板安装于底座上，安装过程中需要先拧出微调螺栓，保证调平板与底座在均布的三个接触点处贴合紧密；安装前清洁底座上表面与调平板下表面；

2)微调螺栓调整

拧松微调螺栓上的锁紧螺母，然后依次旋转三个微调螺栓，使其慢慢拧入调平板中，至微调螺栓顶端抵住底座面后停止；

3)水平度探测

使用在机测量平面探测功能测量调平板上表面水平度；运行NC程序，探测调平板上三个定位点的高度，并获得探测结果；探测定位点位置需靠近微调螺母，探测前清洁调平板上表面；

4)水平调节

根据探测结果进行水平调节，调节以最高点值为标准；首先从最低点开始进行调节，根据其与最高定位点差值设置调节量，按照调节刻度缓慢旋转拧入螺旋微调螺母至最高定位点值，使用同样方法调节次低点；

5)水平校验

使用在机测量平面探测功能进行调整后的水平校验；运行测量NC程序探测调平板上相同位置点的高度，校验调平板是否水平，最高与最低点差值小于2μm时认为已经调平；若大于2μm，按照第4)步进行调节，直至水平；

6)锁紧，调平完成

在校验确认调平后，将锁紧螺母拧紧。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明改变传统工件调平的工作模式，提高工件调平效率与精度。结合在机测量能够完成工件平面水平度自动探测，替代传统拉表方式，提高工件水平度探测精度。

实现工件调平过程中调节量的准确计算。根据探测位置与微调结构位置数学关系，自动计算各微调螺栓的调节量。通过NC程序中融入理论算法实现探测后自动计算，并输出结果报告，指导调平操作。

实现工件调平简单化、易用化。操作人员按照操作流程运行程序，根据报告提示调节相应微调螺母即可完成调平工作，降低了调平难度，提高了调节量的准确性。

实现工件快速、准确调平。调平结构采用三点调平原理，均布三个微调螺栓进行调平。调平过程中按照调节刻度量化操作，能够快速、准确达到调平目的。调平过程量化。调平过程中按照调节刻度量化操作，能够快速、准确达到调平目的，减少加工辅助时间，提高生产效率。

附图说明

图1快速精密调平结构装配示意图；

图2快速精密调平理论计算示意图；

图3快速调平使用流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1至图3，一种调平结构，包括底座1、调平板2、微调机构、支撑结构和锁紧机构；底座1固定设置在机床操作台，调平板2设置在底座1上，调平板2和底座1之间设置有支撑结构，调平板2和底座1通过若干锁紧机构连接，调平板2上贯穿设置有若干微调机构，微调机构用于调整调平板2的水平度。

支撑结构包括凸台和凹槽；三个凸台成等边三角形设置在底座1上表面的同心圆上，环形凹槽设置在调平板2的下表面，三个凸台设置在环形凹槽内形成接触支撑。

锁紧机构包括紧定螺栓8和压紧弹簧9；三个紧定螺栓8成等边三角形设置在调平板2的同心圆上，紧定螺栓8的顶部螺帽和调平板2之间的紧定螺栓8上套设有压紧弹簧9。

微调机构包括螺旋微调螺栓3、锁紧螺母4、调节刻度5和微调螺母套6；相邻的锁紧机构之间的调平板2中点处设置有沉台，沉台内设置有环形的调节刻度5，螺旋微调螺栓3从沉台穿过调平板2，调平板2内部的螺旋微调螺栓3上套设有微调螺母套6；调节刻度5上方的螺旋微调螺栓3上套设有锁紧螺母4。

调平板2为圆形，底座1为椭圆形。

调平机械硬件结构如图1所示，主要由底座、连接装置、螺旋微调装置组成。底座1用螺栓与机床操作台连接，对调平板2起到支撑座用；使用压紧弹簧9及紧定螺栓8连接底座1与调平板2；三个螺旋微调装置3等半径均布在调平板上，依靠旋入深度调节调平板2的水平度；微调螺栓3上安装有刻度盘5，根据水平高度差值进行定量调节；在调节完成后拧紧锁紧螺母4，保证调平板水平状态稳定。

在机测量技术应用模块说明

应用在机测量技术完成调平板的水平度检测、数据计算后调平方案输出以及调平后水平校验工作。应用平面测量功能探测调平板上三个定位点高度，获得调平板水平状态；根据探测位置点的高度值，程序自动计算并得到调平指导方案；按照指导方案调节螺旋微调螺母使得调平板水平；调节后再次运行探测程序，测量调平板上同位置点进行水平度校验，若满足水平度误差则确认无误后锁紧，若水平度误差不满足要求再重复以上操作。

工作原理说明

快速精密调平机构为保证初始安装的基本水平度，在底座上与调平板的安装上采用三个均布小凸台与凹槽7接触支撑。这样设计容易使得凸台面所在平面与底座下底面平行度精度保证在2μm以内，凹槽面所在平面与调平板上表面平行度精度保证在2μm以内，使用紧定螺栓与压紧弹簧牢靠连接，保证了底座与调平板在三个小圆面上处于紧密贴合状态，在硬件初始安装上经保证调平板上表面的基础水平度精度。

在机测量技术能够检测调平板上定位点高度值，并根据计算给出调整指导方案。在机测量单向重复测量精度小于1μm，能够确保测量数据的准确性。根据三点调平原理进行理论计算，并将计算结果输出，指导操作人员快速准确调平。

所述的三点调平原理是根据探测调平板上的不同位置与各微调螺母间的数学关系，计算出各微调螺母的调节值，关系示意如图2所示。

如图2所示，A、B、C三点表示微调螺栓作用点，a、b、c三点表示底座与调平板初始接触点，三点均匀分布，将圆形调平板划分为A1、A2、B1、B2、C1、C2六个区域，根据探测点所处的区间位置，计算相应点的调节量。初始接触点为a、b、c三点，在第2)步微调螺栓调整中接触点移动到A、B、C三点上。

如图2中存在测量点P，其测量位置落在A2区域，可计算获得A处微调螺母的调节量。调节A点高度时，调平板绕BC直线旋转。建立空间坐标系，获得P点到BC直线的距离及到BC直线中垂线的距离，根据比例关系获得A处调节量。在调节A处微调螺母过程中，其余两处测量点的高度值会同时发生变化，其变化量可根据测量点与BC直线的距离按比例计算获得，从而获得A处的理论调节量。

微调螺栓螺距为0.25mm，被划分成每一格1μm的调节量，以提高调节精度，实现μm级的调节精度。当微调螺栓缓慢拧入后可将调平板微调螺母处撑起，使得低点位置高度趋于高点位置，这样便实现了三点快速调平的目的。

在机测量NC程序中编写的三点调平算法能够根据探测位置自动计算给出各微调螺母的调节量。NC程序中输入探测A、B、C三点的理论位置，通过分中找正功能获得调平板中心位置，从而建立调平过程中的空间坐标系。根据探测位置点的坐标，计算出各微调螺栓的理论调节量。NC程序能够记录并保存探测点位置，完成自动快速探测功能，提高工作效率。其报告输出功能可将探测数据和计算结果进行输出，指导现场调平过程。

使用流程如图3所示。

1)调平结构安装

如图1中所示，首先使用螺栓将调平机构底座安装在机床工作台上；然后使用紧定螺栓和压紧弹簧将调平板安装于底座上，安装过程中需要先拧出微调螺栓，保证调平板与底座在均布的三个接触点处贴合紧密。安装前需确保已清洁底座上表面与调平板下表面，保证底座上微调螺栓顶入的凹槽中无铁屑等异物。

2)微调螺栓调整。

拧松微调螺栓上的锁紧螺母，然后依次旋转三个微调螺栓，使其慢慢拧入调平板中，至微调螺栓顶端抵住底座面后停止。

3)水平度探测。

使用在机测量平面探测功能测量调平板上表面水平度。运行NC程序，探测调平板上三个定位点的高度，并获得探测结果与调整指导方案。所述探测定位点位置需尽量靠近微调螺母，探测前需清洁调平板上表面，确保探测数据的准确性。

4)水平调节。

根据探测结果进行水平调节，调节以最高点值为标准。首先从最低点开始进行调节，根据其与最高定位点差值设置调节量，按照调节刻度缓慢旋转拧入螺旋微调螺母至最高定位点值，使用同样方法调节次低点。

5)水平校验。

使用在机测量平面探测功能进行调整后的水平校验。运行测量NC程序探测调平板上相同位置点的高度，校验调平板是否水平，最高与最低点差值小于2μm时认为已经调平；若大于2μm，按照第4)步进行调节，直至水平。

6)锁紧，调平完成。

在校验确认调平后，将锁紧螺母拧紧，保证调平板上表面水平状态稳定。

Claims (3)

1.一种调平结构，其特征在于，包括底座(1)、调平板(2)、微调机构、支撑结构和锁紧机构；底座(1)固定设置在机床操作台，调平板(2)设置在底座(1)上，调平板(2)和底座(1)之间设置有支撑结构，调平板(2)和底座(1)通过若干锁紧机构连接，调平板(2)上贯穿设置有若干微调机构，微调机构用于调整调平板(2)的水平度；

支撑结构包括凸台和凹槽；三个凸台成等边三角形设置在底座(1)上表面的同心圆上，环形凹槽设置在调平板(2)的下表面，三个凸台设置在环形凹槽内形成接触支撑；

锁紧机构包括紧定螺栓(8)和压紧弹簧(9)；三个紧定螺栓(8)成等边三角形设置在调平板(2)的同心圆上，紧定螺栓(8)的顶部螺帽和调平板(2)之间的紧定螺栓(8)上套设有压紧弹簧(9)；

微调机构包括螺旋微调螺栓(3)、锁紧螺母(4)、调节刻度(5)和微调螺母套(6)；相邻的锁紧机构之间的调平板(2)中点处设置有沉台，沉台内设置有环形的调节刻度(5)，螺旋微调螺栓(3)从沉台穿过调平板(2)，调平板(2)内部的螺旋微调螺栓(3)上套设有微调螺母套(6)；调节刻度(5)上方的螺旋微调螺栓(3)上套设有锁紧螺母(4)。

2.根据权利要求1所述的一种调平结构，其特征在于，调平板(2)为圆形，底座(1)为椭圆形。

3.一种调平结构的调平方法，其特征在于，基于权利要求1至2任意一项所述的一种调平结构，包括以下步骤：

1)调平结构安装

首先使用螺栓将调平机构底座安装在机床工作台上；然后使用紧定螺栓和压紧弹簧将调平板安装于底座上，安装过程中需要先拧出微调螺栓，保证调平板与底座在均布的三个接触点处贴合紧密；安装前清洁底座上表面与调平板下表面；

2)微调螺栓调整

拧松微调螺栓上的锁紧螺母，然后依次旋转三个微调螺栓，使其慢慢拧入调平板中，至微调螺栓顶端抵住底座面后停止；

3)水平度探测

使用在机测量平面探测功能测量调平板上表面水平度；运行NC程序，探测调平板上三个定位点的高度，并获得探测结果；探测定位点位置需靠近微调螺母，探测前清洁调平板上表面；

4)水平调节

根据探测结果进行水平调节，调节以最高点值为标准；首先从最低点开始进行调节，根据其与最高定位点差值设置调节量，按照调节刻度缓慢旋转拧入螺旋微调螺母至最高定位点值，使用同样方法调节次低点；

5)水平校验

使用在机测量平面探测功能进行调整后的水平校验；运行测量NC程序探测调平板上相同位置点的高度，校验调平板是否水平，最高与最低点差值小于2μm时认为已经调平；若大于2μm，按照第4)步进行调节，直至水平；

6)锁紧，调平完成

在校验确认调平后，将锁紧螺母拧紧。

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