CN214489893U - 一种五轴数控机床精度检验试件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种五轴数控机床精度检验试件,属于数控机床技术领域。所述试件包括方箱和设置于所述方箱上的四棱台，且所述四棱台的底面与所述方箱的顶面对齐，所述方箱的四个侧面上分别开设有第一孔，所述四棱台的四个斜侧面上分别开设有第二孔，所述四棱台的顶面上开设有第三孔。本实用新型的检验试件结构简单且能够全面反映数控机床五个轴的加工精度。

Description

一种五轴数控机床精度检验试件

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，具体而言，涉及一种五轴数控机床精度检验试件。

背景技术

随着数控机床的发展，五轴联动数控机床因加工时无需特殊夹具、可省去特殊刀具、加工效率高等优势，已经在机械制造、航空航天、大型精密仪器等领域得到广泛的应用。机床的加工精度决定着所加工零件的质量和精度，在国内外对数控机床精度检测技术多年的研究和实践过程中，形成了基于试件切削检测机床精度和仪器检测精度两种方法，其中试件检测是一种间接检测，即先通过机床加工出具有特定几何特性的试件，然后测量试件的误差从而间接反应机床的精度。

比较早的试件是用于三轴数控机床精度检测的美国NAS979试件，在三轴机床检验试件的基础上还提出了用于五轴机床精度检测的NAS979圆锥台试件。但该试件型面特性单一，几何参数分布均匀，一些通过该试件切削检验的五轴数控机床，在加工过程中仍会出现超差，甚至造成加工零件的报废。为进一步检测五轴数控机床的加工精度，日本学者提出的四角锥台试件，与NAS圆锥台试件基本相同，不同之处在于其将圆锥台替换为四角锥台，引入了斜平面，但其仍存在型面单一，检测项目少，无法很好地评价五轴数控机床对负载曲面的加工能力。中航工业成都飞机工业(集团)公司提出的“S”形检验试件对五轴数控机床复杂曲面加工能力的综合评价具有重要意义，其最大特点是缘条由样条曲面构成，并引入复杂结构件常见的几何特征，目前已经在五轴联动数控机床精度检测中得到广泛的应用，但是该试件考察的主要是机床联动时的光顺性，验证机床具有较好的联动性，而其检测不出比如具体的摆角精度，即不能很好地检测出五轴数控机床每个轴的确切加工精度。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，在现有的五轴数控机床精度检验试件中，圆锥台试件和四角锥台试件的型面均比较单一，无法全面检测五个轴的加工精度，而广泛使用的S形检验试件主要检验数控机床进行曲面加工时的光顺性，对机床每个轴的具体加工精度的检测仍较为欠缺。

为解决上述问题，本实用新型提供一种五轴数控机床精度检验试件，结构简单且能够全面反映五个轴的加工精度。

本实用新型提供一种五轴数控机床精度检验试件，包括方箱和设置于所述方箱上的四棱台，且所述四棱台的底面与所述方箱的顶面对齐，所述方箱的四个侧面上分别开设有第一孔，所述四棱台的四个斜侧面上分别开设有第二孔，所述四棱台的顶面上开设有第三孔。

较佳地，所述第三孔包括圆孔，还包括沉头孔或螺纹孔，所述沉头孔或所述螺纹孔设置于所述四棱台的顶面中心，所述圆孔均匀分布于所述沉头孔或所述螺纹孔的四周。

较佳地，所述圆孔的中心轴线与所述四棱台顶面的垂线之间具有第二夹角，所述第二夹角为锐角。

较佳地，所述第二孔的数量至少为一个，两个或两个以上的所述第二孔在所述四棱台的斜侧面上横向分布、纵向分布或呈阵列分布。

较佳地，所述第一孔的中心轴线垂直于所述方箱的侧面，所述第一孔的靠近所述方箱侧面的一段为自外至内孔径相等的直孔，所述第一孔的远离所述方箱侧面的一段为自外至内孔径逐渐减小的锥孔。

较佳地，所述锥孔的深度与所述锥孔的最大孔径相等。

较佳地，所述第一孔的中心轴线与所述方箱侧面的垂线之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角。

较佳地，所述方箱的至少一个侧面上设置有横向延伸的凹槽。

较佳地，还包括斜面体，所述斜面体设置于所述四棱台顶面上未设置所述第三孔的位置，所述斜面体的顶面为斜面。

较佳地，所述第三孔为S形槽孔。

本实用新型相对于现有技术具有的有益效果如下：

本实用新型提供的试件，通过加工四棱台的四个斜侧面及斜侧面上的孔，可以验证机床五个轴的加工精度，具体地，斜侧面的加工可以验证机床在固定角度平面上的定位精度，且斜侧面在四个方向，可以验证机床的角度误差，斜侧面上第二孔的加工可以验证刀具轴线方向同轴度，且试件的结构简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例中五轴数控机床精度检验试件的结构示意图；

图2为图1中五轴数控机床精度检验试件的俯视图；

图3为图2中A-A方向的剖视图；

图4为图2中B-B方向的剖视图；

图5为图2中C-C方向的剖视图；

图6为本实用新型实施例中五轴数控机床精度检验试件的加工过程示意图。

附图标记说明：

10-试件；20-台面；30-刀具；

1-方箱；2-四棱台；11-第一孔；12-凹槽；21-第二孔；22-第三孔；221-沉头孔；222-圆孔。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

本实用新型实施例提供一种五轴数控机床精度检验试件，后文简称为试件10，如图1所示，包括方箱1和设置于方箱1上的四棱台2，且四棱台2与方箱1为一体形成的。四棱台2具有顶面、底面及围绕顶面一周且设置于顶面与底面之间的四个斜侧面，顶面和底面均为方形的，顶面与底面平行且同心设置，且顶面的面积小于底面的面积，使得每个斜侧面均为等腰梯形。四棱台2的底面与方箱1的顶面对齐，使得试件10整体呈塔形。

其中，如图1、3所示，方箱1的四个侧面上分别开设有第一孔11，一种实施方式中，第一孔11的中心轴线垂直于方箱1的侧面。第一孔11的靠近方箱1侧面的一段自外至内孔径相等，第一孔11的远离方箱1侧面的一段自外至内孔径逐渐减小，直至减小为0，使得第一孔11的远离方箱1侧面的一段为锥孔。所谓内外是在第一孔11内，以远离方箱1侧面为内，靠近方箱1侧面为外。优选地，锥孔的深度与锥孔的最大孔径相等。

另一种实施方式中，第一孔11的中心轴线与方箱1侧面的垂线之间具有第一夹角，其中，第一夹角为锐角。即第一孔11为设置于方箱1的侧面上的斜孔。

如图1、4、5所示，四棱台2的四个斜侧面上分别开设有第二孔21，图4中显示了加工第二孔21时刀具30的位姿，第二孔21的数量可以为一个，也可以为多个，两个或两个以上的第二孔21在四棱台2的斜侧面上横向分布、纵向分布或呈阵列分布。所谓横向是指平行于梯形斜侧面的上底、下底方向，所谓纵向是指垂直于梯形斜侧面的上底、下底方向。当第二孔21在四棱台2的斜侧面上横向分布时，第二孔21在斜侧面上排成一行。当第二孔21在四棱台2的斜侧面上纵向分布时，第二孔21在斜侧面上排成一列。当第二孔21在四棱台2的斜侧面上阵列分布时，第二孔21在斜侧面上排成若干行、若干列。优选实施方式中，第二孔21在四棱台2的斜侧面上排成两行两列，如此机床加工试件10时，刀具30在斜侧面的横纵两向均有移动。

如图1-3所示，四棱台2的顶面上开设有第三孔22，第三孔22包括沉头孔221和圆孔222，沉头孔221设置于四棱台2顶面的中心，圆孔222均匀分布于沉头孔221的四周。图3显示了加工第三孔22时刀具30的位姿。其中，圆孔222可以为直孔，也可以为斜孔，即圆孔222的中心轴线可以垂直于四棱台2的顶面，也可以是圆孔222的中心轴线与四棱台2顶面的垂线之间具有第二夹角，第二夹角为锐角。一些实施方式中，可以将沉头孔221替换为螺纹孔，螺纹孔可以作为吊装孔。

其中一些实施方式中，试件10还包括设置于四棱台2顶面上的斜面体，斜面体的底面与四棱台2顶面上未设置第三孔22的位置接触，斜面体的顶面为斜面，斜面的设置，在加工试件时，可以检验机床旋转轴的精度。

另一些实施方式中，第三孔为S形槽孔。如此，加工槽孔时，可以检验机床联动的平顺性。需要说明的是，槽孔的形状包括一切类似于S形的形状。

在一些实施方式中，方箱1的至少一个侧面上设置有横向延伸的凹槽12，凹槽12适于与装夹工具配合，将试件10安装到机床加工台面上。优选地，如图3、4所示，方箱1相互对称的两个侧面上分别设置有一个横向延伸的凹槽12。

本实施例提供的试件10，机床加工该试件10时，试件10放置于机床加工台面20上，台面20为方形，试件10底部方箱1的任意一条边的延长线与台面20的任意一条边之间均具有夹角。如图6所示，优选方式中，试件10与机床X轴之间呈45°角摆放。其中，方箱1侧面的第一孔11的加工以及四棱台2顶面的第三孔22的加工可以验证机床X、Y、Z三个轴的定位精度，四棱台2斜侧面的加工可以验证机床在一定角度斜面上的加工精度，斜侧面上第二孔21的加工可以通过检测机床刀具在轴线方向的同轴度，且由于四棱台的斜侧面在四个不同的方向，通过斜侧面及斜侧面上的第二孔可以验证机床的角度误差。通过本实施例提供的试件10，可以验证五轴数控机床X、Y、Z、A/B、C五个轴的加工精度。其中A/B表示A轴或B轴。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，包括方箱(1)和设置于所述方箱(1)上的四棱台(2)，且所述四棱台(2)的底面与所述方箱(1)的顶面对齐，所述方箱(1)的四个侧面上分别开设有第一孔(11)，所述四棱台(2)的四个斜侧面上分别开设有第二孔(21)，所述四棱台(2)的顶面上开设有第三孔(22)。

2.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述第三孔(22)包括圆孔(222)，还包括沉头孔(221)或螺纹孔，所述沉头孔(221)或所述螺纹孔设置于所述四棱台(2)的顶面中心，所述圆孔(222)均匀分布于所述沉头孔(221)或所述螺纹孔的四周。

3.根据权利要求2所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述圆孔(222)的中心轴线与所述四棱台(2)顶面的垂线之间具有第二夹角，所述第二夹角为锐角。

4.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述第二孔(21)的数量至少为一个，两个或两个以上的所述第二孔(21)在所述四棱台(2)的斜侧面上横向分布、纵向分布或呈阵列分布。

5.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述第一孔(11)的中心轴线垂直于所述方箱(1)的侧面，所述第一孔(11)的靠近所述方箱(1)侧面的一段为自外至内孔径相等的直孔，所述第一孔(11)的远离所述方箱(1)侧面的一段为自外至内孔径逐渐减小的锥孔。

6.根据权利要求5所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述锥孔的深度与所述锥孔的最大孔径相等。

7.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述第一孔(11)的中心轴线与所述方箱(1)侧面的垂线之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角。

8.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述方箱(1)的至少一个侧面上设置有横向延伸的凹槽(12)。

9.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，还包括斜面体，所述斜面体设置于所述四棱台(2)顶面上未设置所述第三孔(22)的位置，所述斜面体的顶面为斜面。

10.根据权利要求1所述的五轴数控机床精度检验试件，其特征在于，所述第三孔(22)为S形槽孔。

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