CN87215571U - 普通机床的精密定位及微进给装置 - Google Patents

Abstract

普通机庆的精密定位及微进给装置是关于机床加工尺寸控制装置的实用新型，它适于控制高精度加工尺寸。该装置是通过传感器来模拟刀具位移量的，模似信号的分辨率为μm级，可代替手轮刻度定距切削或从事加工留量范围内的微进给，是一种测头接触而不磨损的检测方法，无论用于车床或磨床均可使直径尺寸公差控制在0.01mm以内，可作为机床通用附件在中小型旧机床上普通采用。

Description

本实用新型是关于机床加工尺寸控制装置的实用新型，它特别适合控制高精度加工尺寸。其措施是：在普通机床上附加一种代替手轮刻度定位的由顶杆、传感器、控制仪组成的装置，其中的顶杆和传感器分别安装在拖动刀具移动的上下导轨的侧面，当刀具移动时只要顶杆碰到传感器的测头，便发出象征刀具位移量的电信号并显示在控制仪的指示表上，其分辩率为μm级。

在普通车床或磨床上成批加工精密零件的直径尺寸公差＜0.01mm时，由于手轮刻度分辨率低，丝杠和导轨磨损影响定位准确性，唯有采用试切法加工，如用定距切削法就可能造成大量零件报废。为了提高加工效率，用定距切削法解决上述问题，已公知的方法有：（1）千分表一档块定位法，该法的缺点是必须多次拉动千分表测杆才能使指针停留点稳定，以及测杆与指示表构成一体不便观察等；（2）感应同步器或光栅数显装置，目前因造价较高，适合对大型机床改造，而中小型机床受残值限制采用的不多；（3）日本专利JP58－206369公布了一种通过计算机、屏幕显示工件图象来控制刀具位置的装置，这种装置的技术难，造价高，可为专用机床配套，不适合通用机床改造。

本实用新型的目的是为了对中小型机床改造提供一种结构简单，工作稳定，适合多种机床，特别是车床和磨床在精加工时采用，且能由操作工人任意装卸的机床通用附件，这种附件的造价较低，适合在机床折旧后残值很少（役令为25～30年）的机床上采用。

为了实现上述目的，本实用新型采用了一种结构简单，容易实施的位移量电测法，检测装置在机床上的布置，基本上同公知方法（1），所不同的是以差动变压器代替了千分表，这样代替后，实质上构成了一台，装在机床上的差动变压器式动态比较仪，它兼有代替手轮刻度精密定位，实施加工留量范围内的微进给，监测切削状态变化等多项基本功能，也克服了用千分表－档块定位法需多次拉动测杆和观察不便的弊病，是对公知方法（1）的一种改进。

本实用新型采取的另一个措施是将差动变压器式传感器设计成高灵敏度的，不需设置信号放大电路即可分辨出μm级，这样简化后既提高了抗干扰能力，又大幅度地降低了生产成本。

本实用新型的实施方案由以下附图说明。

附图1：尺寸控制装置在车床（或磨床）上的安装布置（俯视图）。

附图2：传感器结构。

附图3：控制电路原理。

附图4：车床上加工外径的实施方案。

附图5：磨床上加工外径的实施方案。

图1为顶杆与传感器在车床（或磨床）上的安装布置。在车床的中拖板（或磨床的砂轮架）侧表面上，固定一块其上制出导向槽的板1，带顶杆7的转盘附件通过支架4上的导向键定位被固定在板1的导向槽中，该转盘附件的整体是一个棘轮机构，其中的心轴3固定，转盘2可转动，并能在每转过90°后倒转，由顶簧6压棘爪5进入心轴3端部的定位槽中完成反靠定位。在转盘2上可根据加工台阶数的不同安装1～4个顶杆7和螺套8，顶杆7是螺杆，能沿螺套8的轴向移动，其伸出长度可随意调节，该伸出长的不等，表征台阶的尺寸差，而每个台阶的尺寸差都可使指示表取同一定位刻度（例如零刻度），这样的定位操作能避免多台阶尺寸的记忆差错。加工台阶轴的转盘采用了反靠定位装置，可使每次加工相同台阶的重复转角不变，无论传感器10的轴心线与顶杆7的端面垂直与否，都不会在径向造成附加的尺寸误差，于是实现了本装置可作为机床通用附件由操作工人任意装卸的设想。

图2为传感器的结构。左图为主视图，右图为左视图。该传感器是一个行程为±2mm的不需放大位移信号即可分辨μm级的差动变压器，其结构特征是：双向测头，测杆16与铁心15是组装件，并由两端的螺旋弹簧17支持产生测力，初级21与次级22是分别绕在两个骨架13与14上的二段组合式结构；初级用0.18漆包线并绕约1400匝，两次级用0.08漆包线各绕5000匝。当初级线圈21通电后，在铁心15中产生磁通，经气隙、左端盖11、套筒12、右端盖20、气隙构成闭合磁路，以上各构件的材料均为工业纯铁TD5。起支承铁心作用的左、右两端盖11和20的中心采取了防漏磁措施，使磁束不会向壳外的空气中散发，其方法是测杆16和支承它的轴承19都是用不导磁的材料制成的，本传感器采用防磁不锈钢1Cr18Ni9Ti。测量力由两个支持铁心15的小螺旋弹簧17产生，为使弹性恒定，应选用不磁化的弹性材料，本传感器用磷青铜丝。本传感器的实施要点在于弹簧17的安装方法，在向测杆16两端安装弹簧17时，必须先将弹簧17的一端缩口，使其紧箍在测杆16的台阶根部，另一不缩口端顶在轴承19的内端，以防测杆在工作时转动。

图3为电路原理图。以12V的稳定直流电压供给多谐振荡器①，产生频率为400HZ的交流电压供给差动变压器②的初级线圈激磁，次级输出的信号经差动整流电路③后不放大直接供给指示表，表头的分辨率为μm级。

图4和5为本实用新型在车床和磨床上加工外径的具体实施方案的说明。两图中的相同构件为顶杆7、支架4、传感器10和控制仪上的指示表23。在图4中，顶杆7直接通过支架4（加工单一直径时亦可不采用转盘附件）安装在中拖板24的侧面上，随其在径向（y向）移动，传感器10固定在大拖板25上，随其在轴向（x向）移动。图5仍采用图4的布置方案，只是顶杆7的支架4应固定在砂轮架26的侧面上，传感器10应固定在床身底座27上。加工内径时，不必改变传感器10的安装位置，只将顶杆7调头安装即可，这时顶杆7的端面与传感器10的另一端测头碰触。以上各构件的安装和布置实质上是一台装在机床上的动态比较仪，如果按零件直径尺寸的平均偏差试切一合格样件，并在此切深位置（刀具不退出）旋动顶杆7，顶住传感器10的测头于某一位置，此时出现的表头指示即为被试切合格样件所对应的量块（简称假想量块）尺寸lc（lm），在一批零件加工中如不重磨和更改刀具原位，该lc（lm）应为定值，在车外圆时（图4）lc＝y＋r，镗内孔时lc＝y＋r，磨外圆时（图5）lm＝y－r，磨内孔时lm＝y＋r，其中，y为顶杆触点至工件回转中心的距离，r为切削半径。由于假想量块尺寸lc（lm）可由表头指示来模拟，故合格样件的表头指示是精密仿制零件的依据。当零件加工到某一数量后，刀具有微量磨损（如3～5μm），如仍按原定表头指示进刀，y不变，r增大（缩小），lc（lm）也随之改变，这时应将加工直径改变量补偿到切深中，如用手轮补偿（看表头指示）应记忆新的表头指示，如用顶杆7补偿，仍可用原定表头指示仿制零件。以上实施方案表明，本装置是一种比较式加工尺寸控制装置，假想量块尺寸lc（lm）是零件仿真的依据，在切削中切深过量或导轨松动都会造成lc（lm）改变，因此，精加工时的留量应均匀且不宜过大，导轨的松紧程度也应做适当调节（在车床上可调节中拖板的楔铁），但丝杠与螺母间隙可不必过问。

本机床加工尺寸控制装置的实用新型有模拟显示（用电表）与数字显示两种方式，其分辨率均为μm级，无论用于车床或磨床均可使直径尺寸公差控制在0.01mm以内，是一种测头接触而不磨损的检测方法，它兼有代替手轮刻度精密定位，实施加工留量范围内的微进给，观测切削状态变化等多项基本功能，可解决普通机床在精密切削中普遍存在的刀具重复定位精度不高，试切成功率低的问题，与现有改造旧机床的感应同步器数显或光栅数显装置对比，具有结构简单、造价低、维护容易，一台控制装置可作为多台机床通用附件的特点，适合在中小型旧机床上普遍采用。

Claims (4)

1、一种代替手轮刻度用的普通机床的精密定位及微进给装置，其上装有传感器，其特征在于：双向测头，测杆16与铁心15是组装件，两端固定着结构相同的螺旋弹簧17，初级21与次级22是分别绕在两个骨架13与14上的二段组合式差动变压器。

2、根据权利要求1所述的精密定位及微进给装置，其特征在于：测杆16及轴承19都是不导磁材料。

3、根据权利要求1所述的精密定位及微进给装置，其特征在于：弹簧17是不磁化的弹性材料。

4、根据权利要求3所述的精密定位及微进给装置，其特征在于：将弹簧17的一端缩口，使其紧箍在测杆16的台阶根部，另一不缩口端顶靠在轴承19的内端。

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