CN115464466A - 用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械仪器设计领域及机床检测技术领域，具体的说是用于双摆头五轴数控机床R‑test检测的辅助工装，包括连接板，所述连接板的顶部和底部分别设有固定轴和可伸长的连接轴，所述固定轴和连接轴分别与连接板的两侧位置靠近，且固定轴和连接轴靠近连接板的一端均螺纹插接有固定螺丝。在检测过程中，当检测装置与直杆接触时，检测装置推动直杆逐渐偏离竖直状态，但是检测球位的置却不会发生改变，而随着直杆逐渐偏离竖直状态，检测装置上的探头能够逐渐移动到检测球的正顶部位置，从而在无需调整机床本身转动系统的前提下即可完成原先直杆所在位置的几何误差项检测，提高了检测效率，同时也避免了对机床运动参数的反复设定。

Description

用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装
技术领域
本发明属于机械仪器设计领域及机床检测技术领域，特别涉及用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装。
背景技术
五轴数控机床在现代制造业的高速发展中至关重要,其加工精度和性能代表着制造业的发展水平,而几何误差作为影响机床加工精度的重要因素,一直是国内外学者关注和研究的热点。目前能够有效的对五轴机床的几何误差进行检测的仪器是R-test检测仪，它是以机床RTCP运动为基础，应用R-test检测仪器对机床误差进行检测的方法，该方法被国际标准组织所认可，该种检测方法也被称之为五轴机床的R-test检测。
然而，在应用R-test进行五轴机床几何误差的检测、辨识以及动态误差的诊断时，需要通过变换R-test检测仪相对于安装于主轴上的检测球的位置来获取不同的检测数据，以便实现摆动轴全项几何误差的辨识和动态误差的诊断。对于双摆头五轴数控机床而言，为了使R-test检测仪能够辨识出摆动轴的全部项，需要调节检测球在竖直方向的偏置参数，为此需要借助一些辅助来完成对检测球位置的调整。其中在公开号为CN106041643B的中国发明专利中提出了一种用于调节检测球在竖直方向的偏置参数辅助工装，“包括刀柄安装轴、水平连接块、竖直连接轴、检测球棒和球头调节块，刀柄安装轴适于与双摆头五轴数控机床相连；通过调节水平连接块和竖直连接轴的长度，实现同时调节检测球头的球心的竖直偏置和水平偏置，进而实现检测球头空间位置误差的检测”。
上述辅助工装虽然在一定程度上解决了检测球头位置调整的问题，但是仍然存在以下不足：
在检测过程中，由于R-test检测仪上的检测探头需要围绕检测球进行360的环绕检测，而检测球是安装在可变形细轴上的，因此检测球与可形变细轴连接点的位置是无法检测到的，为了完成对该点的检测需要配合五轴机床的自身的转动系统进行完成，而在整个检测过程中需要对不同高度的检测球位置进行检测，因此每次调整位置后还需要重新设定机床的运动参数十分麻烦，且影响检测效率；
由于可形变细轴的的硬度未知，当可形变细轴发生形变时，检测的位置可能会发生改变，从而影响检测结果的准确性。
因此，发明用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装来解决上述问题很有必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，包括连接板，所述连接板的顶部和底部分别设有固定轴和可伸长的连接轴，所述固定轴和所述连接轴分别位于所述连接板的两端，所述固定轴和所述连接轴靠近所述连接板的一端均螺纹插接有固定螺丝，一所述固定螺丝从所述连接板的顶部伸入所述连接板并与所述连接轴螺纹连接，另一所述固定螺丝从所述连接板的底部伸入所述连接板并与所述固定轴螺纹连接，两所述固定螺丝均与所述连接板螺纹连接；
所述连接轴的底部连接有用于辅助R-test检测装置用的辅助装置。
可选地，所述辅助装置包括与所述连接轴的伸缩端连接的固定板，所述固定板的底部设有第一球面板，所述第一球面板的顶部与固定板底部之间固定连接有多个固定杆；
所述第一球面板为中空设计，所述第一球面板的顶部中心处贯穿开设有通孔，所述第一球面板的内部设有第二球面板，所述第一球面板与所述固定板之间水平设有圆板，所述圆板的底部圆心处固定连接有拉绳；所述拉绳远离所述圆板的一端经由所述通孔，与所述第二球面板的顶部中心处连接，所述第一球面板的顶部于所述通孔的周围固定设有多个限位杆，所述限位杆贯穿插接于所述圆板上，所述限位杆的顶端设有用于防止所述圆板脱出所述限位杆的防脱部，所述限位杆上套接有弹簧，所述第二球面板的底部中心处固定连接有固定套，所述固定套的底部螺纹连接有直杆，所述直杆的底端固定连接有检测球。
可选地，所述拉绳上滑动套接有限位环，所述限位环的外环侧壁上固定连接有多个L形杆，所述L形杆的底部与所述第一球面板的顶部固定连接。
可选地，所述直杆的顶端固定套接有固定环，所述固定环的底部一侧设有支撑环，所述支撑环的顶部与所述固定环的底部之间倾斜固定连接有多个推杆，所述支撑环与所述检测球的顶部靠近，所述支撑环活动套接在所述直杆上，且所述支撑环的外径大于所述固定环的外径。
可选地，所述检测球的球心与所述第一球面板以及所述第二球面板的球心重合，所述第二球面板的面积大于所述通孔的面积，且所述通孔的直径大于两倍所述检测球的直径。
可选地，所述第一球面板的内腔顶部以及内腔底部均安装有多个滚珠，且位于第一球面板内腔顶部以及内腔底部的滚珠分别与第二球面板的顶部和底部贴合。
可选地，所述支撑环的内径大于所述直杆的直径。
可选地，所述弹簧自然状态下处于压缩状态，且所述弹簧对所述圆板的支撑力始终大于所述检测球、所述直杆、所述支撑环、多个所述推杆以及所述固定环对所述第二球面板施加的垂直于所述直杆的作用力之和。
可选地，所述拉绳的长度等于所述第二球面板顶部中心到所述圆板底部的距离，且所述拉绳所能承受的最大拉力大于多个所述弹簧的最大拉力之和。
本发明的技术效果和优点：
1、在检测装置围绕着检测球为中心进行检测的过程中，当检测装置与直杆接触时，检测装置对直杆的推力会带动第二球面板以检测球为中心沿着第一球面板内部滑动，从而使得直杆能够逐渐偏离竖直状态，但是由于检测球的球心与第一球面板以及第二球面板的球心重合，因此检测球会在直杆的带动下以其自身球心为中心转动，但是位置却不会发生改变，而随着直杆逐渐偏离竖直状态，检测装置上的探头能够逐渐移动到检测球的正顶部位置，从而在无需调整机床本身转动系统的前提下即可完成原先直杆所在位置的几何误差项检测，提高了检测效率，同时也避免了对机床运动参数的反复设定；
2、在检测装置围绕着检测球运动的过程中，当检测装置与支撑环接触时，检测装置对支撑环的推力能够通过推杆直接作用在直杆与第二球面板的连接处，此外，由于支撑环的厚度自上而下逐渐变薄，因此当检测装置推动支撑环时，支撑环受到的沿着推杆方向的分力大于支撑环受到的垂直于直杆方向的分力，从而使得检测装置能够在对支撑环施加更小力的情况下就能够推动第二球面板沿着第一球面板的内部运动，同时，由于检测装置通过推杆使得直杆的受力点靠近第二球面板的位置，相较于直接作用在直杆靠近底部的位置而言，避免了直杆底部因受力过大造成的直杆与第二球面板连接处的弯曲，进而保证检测球位置的稳定，保证检测球的检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明以及检测装置的立体示意图；
图2是本发明中固定轴、连接轴、连接板和固定螺丝的立体示意图；
图3是本发明中部分辅助装置的第一立体示意图；
图4是本发明中部分辅助装置的第二立体示意图；
图5是本发明中图4的部分剖视图；
图6是本发明中直杆、检测球、固定套和第二球面板的立体示意图。
图中：1、连接板；2、固定轴；3、连接轴；4、固定螺丝；5、辅助装置；501、固定板；502、第一球面板；503、固定杆；504、第二球面板；505、圆板；506、拉绳；507、限位杆；508、弹簧；509、固定套；510、直杆；511、检测球；6、限位环；7、L形杆；8、固定环；9、支撑环；10、推杆；11、滚珠。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了如图1-图6所示的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，包括连接板1，所述连接板1的顶部和底部分别设有固定轴2和可伸长的连接轴3，所述固定轴2和连接轴3分别与连接板1的两侧位置靠近，且固定轴2和连接轴3靠近连接板1的一端均螺纹插接有固定螺丝4，且两个固定螺丝4分别从连接板1的顶部和底部与连接板1、固定轴2以及连接轴3螺纹连接在一起，所述连接轴3的底部连接有用于辅助R-test检测装置用的辅助装置5，所述辅助装置5包括固定板501，所述固定板501的底部设有第一球面板502，所述第一球面板502的顶部中心处贯穿开设有通孔，且第一球面板502为中空设计，所述第一球面板502的顶部与固定板501底部之间固定连接有多个固定杆503，所述第一球面板502的内部设有第二球面板504，所述第一球面板502与固定板501之间水平设有圆板505，所述圆板505的底部圆心处与第二球面板504的顶部中心处之间固定连接有拉绳506，所述圆板505的顶部滑动贯穿插接有多个限位杆507，所述限位杆507的底部与第一球面板502的顶部固定连接，且限位杆507上套接有弹簧508，所述第二球面板504的底部圆心处固定连接有固定套509，所述固定套509的底部螺纹连接有直杆510，所述直杆510的底部固定连接有检测球511，所述检测球511的球心与第一球面板502以及第二球面板504的球心重合，所述第二球面板504的面积大于通孔的面积，且通孔的直径大于两倍检测球511的直径，所述第一球面板502的内腔顶部以及内腔底部均安装有多个滚珠11，且位于第一球面板502内腔顶部以及内腔底部的滚珠11分别与第二球面板504的顶部和底部紧密贴合，所述弹簧508自然状态下处于压缩状态，且弹簧508对圆板505的支撑力始终大于检测球511、直杆510、支撑环9、多个推杆10以及固定环8对第二球面板504施加的垂直于直杆510的作用力之和；
当需要通过检测球511对五轴机床的摆动轴在不同高度的点进行几何误差检测时，能够通过调节连接轴3的长度即可将检测球511置于不同的高度，从而配合检测装置进行几何误差的检测；
在检测过程中，随着检测装置围绕着检测球511为中心运动，当检测装置与直杆510接触时，检测装置会对直杆510施加垂直方向的推力，但是由于第二球面板504安装在第一球面板502内，因此检测装置对直杆510的推力会带动第二球面板504以检测球511为中心沿着第一球面板502内部滑动，在此过程中，滚珠11能够减小第二球面板504与第一球面板502之间的摩擦力，从而使得第二球面板504能够运动的更加平稳，而随着第二球面板504的运动，直杆510能够逐渐偏离竖直状态，但是由于检测球511的球心与第一球面板502以及第二球面板504的球心重合，因此虽然第二球面板504在运动，但是因为第一球面板502处于静止状态，因此检测球511会在直杆510的带动下以其自身球心为中心转动，但是位置却不会发生改变，而随着直杆510逐渐偏离竖直状态，检测装置上的探头能够逐渐移动到检测球511的正顶部位置，从而在无需调整机床本身转动系统的前提下即可完成原先直杆510所在位置的几何误差项检测，提高了检测效率，同时也避免了对机床运动参数的反复设定；
在第二球面板504运动的过程中，第二球面板504能够通过拉绳506拉动圆板505沿着限位杆507的方向向下运动，从而使得弹簧508逐渐被压缩，当检测装置完成对直杆510所在位置的检测后，随着检测装置逐渐与直杆510分离，弹簧508逐渐恢复长度，从而推动圆板505沿着限位杆507向上运动，而随着圆板505的向上运动，圆板505能够通过拉绳506拉动第二球面板504逐渐恢复原位，从而带动直杆510复位，便于下次进行检测。
如图4和图5所示，所述拉绳506上滑动套接有限位环6，所述限位环6的外侧固定连接有多个L形杆7，且L形杆7的底部与第一球面板502的顶部固定连接，所述拉绳506的长度等于第二球面板504顶部中心到圆板505底部的距离，且拉绳506所能承受的最大拉力大于多个弹簧508的最大拉力之和；
当第二球面板504在直杆510的撬动下拉动拉绳506时，拉伸逐渐倾斜并能够拉动圆板505沿着限位杆507向下运动，在此过程中，由于限位环6的存在，因此拉绳506位于限位环6顶部的部分能够对圆板505施加垂直于圆板505方向的拉力，从而使得圆板505对多个弹簧508施加的压力能够更均匀，同时能够避免圆板505在向下运动时发生倾斜。
如图3-图5所示，所述直杆510上固定套509接有固定环8，且固定环8与直杆510的顶部位置靠近，所述固定环8的底部设有支撑环9，且支撑环9与检测球511顶部靠近，所述支撑环9套接在直杆510上，且支撑环9的外径大于固定环8的外径，所述支撑环9的顶部与固定环8的底部之间倾斜固定连接有多个推杆10，所述支撑环9的内径大于直杆510的直径，且支撑环9的厚度自上而下逐渐变薄；
在检测装置围绕着检测球511运动的过程中，当检测装置与支撑环9接触时，检测装置对支撑环9的推力能够通过推杆10直接作用在直杆510与第二球面板504的连接处，此外，由于支撑环9的厚度自上而下逐渐变薄，因此当检测装置推动支撑环9时，支撑环9受到的沿着推杆10方向的分力大于支撑环9受到的垂直于直杆510方向的分力，从而使得检测装置能够在对支撑环9施加更小力的情况下就能够推动第二球面板504沿着第一球面板502的内部运动；
同时，由于检测装置通过推杆10使得直杆510的受力点靠近第二球面板504的位置，相较于直接作用在直杆510靠近底部的位置而言，避免了直杆510底部因受力过大造成的直杆510与第二球面板504连接处的弯曲，进而保证检测球511位置的稳定，保证检测球511的检测精度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，包括连接板(1)，其特征在于：所述连接板(1)的顶部和底部分别设有固定轴(2)和可伸长的连接轴(3)，所述固定轴(2)和所述连接轴(3)分别位于所述连接板(1)的两端，所述固定轴(2)和所述连接轴(3)靠近所述连接板(1)的一端均螺纹插接有固定螺丝(4)，一所述固定螺丝(4)从所述连接板(1)的顶部伸入所述连接板(1)并与所述连接轴(3)螺纹连接，另一所述固定螺丝(4)从所述连接板(1)的底部伸入所述连接板(1)并与所述固定轴(2)螺纹连接，两所述固定螺丝(4)均与所述连接板(1)螺纹连接；
所述连接轴(3)的底部连接有用于辅助R-test检测装置用的辅助装置(5)。
2.根据权利要求1所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述辅助装置(5)包括与所述连接轴(3)的伸缩端连接的固定板(501)，所述固定板(501)的底部设有第一球面板(502)，所述第一球面板(502)的顶部与固定板(501)底部之间固定连接有多个固定杆(503)；
所述第一球面板(502)为中空设计，所述第一球面板(502)的顶部中心处贯穿开设有通孔，所述第一球面板(502)的内部设有第二球面板(504)，所述第一球面板(502)与所述固定板(501)之间水平设有圆板(505)，所述圆板(505)的底部圆心处固定连接有拉绳(506)；所述拉绳(506)远离所述圆板(505)的一端经由所述通孔，与所述第二球面板(504)的顶部中心处连接，所述第一球面板(502)的顶部于所述通孔的周围固定设有多个限位杆(507)，所述限位杆(507)贯穿插接于所述圆板(505)上，所述限位杆(507)的顶端设有用于防止所述圆板(505)脱出所述限位杆(507)的防脱部，所述限位杆(507)上套接有弹簧(508)，所述第二球面板(504)的底部中心处固定连接有固定套(509)，所述固定套(509)的底部螺纹连接有直杆(510)，所述直杆(510)的底端固定连接有检测球(511)。
3.根据权利要求2所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述拉绳(506)上滑动套接有限位环(6)，所述限位环(6)的外环侧壁上固定连接有多个L形杆(7)，所述L形杆(7)的底部与所述第一球面板(502)的顶部固定连接。
4.根据权利要求2所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述直杆(510)的顶端固定套接有固定环(8)，所述固定环(8)的底部一侧设有支撑环(9)，所述支撑环(9)的顶部与所述固定环(8)的底部之间倾斜固定连接有多个推杆(10)，所述支撑环(9)与所述检测球(511)的顶部靠近，所述支撑环(9)活动套接在所述直杆(510)上，且所述支撑环(9)的外径大于所述固定环(8)的外径。
5.根据权利要求3所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述检测球(511)的球心与所述第一球面板(502)以及所述第二球面板(504)的球心重合，所述第二球面板(504)的面积大于所述通孔的面积，且所述通孔的直径大于两倍所述检测球(511)的直径。
6.根据权利要求5所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述第一球面板(502)的内腔顶部以及内腔底部均安装有多个滚珠(11)，且位于第一球面板(502)内腔顶部以及内腔底部的滚珠(11)分别与第二球面板(504)的顶部和底部贴合。
7.根据权利要求4所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述支撑环(9)的内径大于所述直杆(510)的直径。
8.根据权利要求7所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述弹簧(508)自然状态下处于压缩状态，且所述弹簧(508)对所述圆板(505)的支撑力始终大于所述检测球(511)、所述直杆(510)、所述支撑环(9)、多个所述推杆(10)以及所述固定环(8)对所述第二球面板(504)施加的垂直于所述直杆(510)的作用力之和。
9.根据权利要求8所述的用于双摆头五轴数控机床R-test检测的辅助工装，其特征在于：所述拉绳(506)的长度等于所述第二球面板(504)顶部中心到所述圆板(505)底部的距离，且所述拉绳(506)所能承受的最大拉力大于多个所述弹簧(508)的最大拉力之和。
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