[发明专利]一种圆锥量规多参数测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，特别属于机械几何尺寸误差测量技术领域，具体涉及一种圆锥量规多参数测量装置及方法，用于测量圆锥量规锥度及母线直线度。

背景技术

圆锥配合是机床主轴孔与刀具配合的最重要方式，其刀具锥柄的锥度直接影响机床的加工精度和刀具的磨损情况，而圆锥量规则是检验刀柄锥度的量具。对于圆锥量规锥度的测量手段目前多采用万能工具显微镜法、正弦尺法、涂色法等，但这些方法的测量精度较低，不能适用于高等级量规的测量，并且无法测量母线直线度。此外，也可利用通用三坐标测量机(CMM)进行测量计算后得到圆锥量规的锥度和母线直线度，但测量效率低，并且要实现高精度测量必须采用超高精度的CMM。

在上世纪八、九十年代，虽已有锥度测量仪问世，但其仅利用圆锥量规一条母线上的两个点进行定位，对锥度的测量尚不够科学。并且该测量装置也无法直接测量母线直线度。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种圆锥量规多参数测量装置及方法，实现高等级圆锥量规锥度和直线度参数的精确测量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种圆锥量规多参数测量装置，包括激光小角度测量系统、母线直线度测量及定位系统、精密转台21、多齿分度台23和量规支架25；

所述多齿分度台23固定于精密转台21上，所述量规支架25固定于多齿分度台23的上齿盘上；待测的圆锥量规安装在所述量规支架25上；

所述测量装置进一步包括微动机构，用于对精密转台21进行微动调整。

所述激光小角度测量系统包括He-Ne激光器1、第一扩束准直镜2、第一反射镜3、第二反射镜5、移相分光镜4、第一直角棱镜6、第二直角棱镜7、第三直角棱镜8、第四直角棱镜9和第五直角棱镜10；

所述第一直角棱镜6和第二直角棱镜7固定在精密转台21上，两者位于精密转台21的一条直径的两端，所述第一直角棱镜6和第二直角棱镜7构成正弦臂；

所述第三直角棱镜8设置在第一直角棱镜6的一侧，所述第四直角棱镜9设置在第二直角棱镜7的一侧；

第五直角棱镜10的位置高于入射光线；

在第五直角棱镜10的一侧设有第一光电探测器11，在移相分光镜4的一侧设有第二光电探测器12。

所述He-Ne激光器1发出的光束经过第一扩束准直镜2入射到第一反射镜3上，经第一反射镜3反射后直接入射到移相分光镜4上，在移相分光镜4上光束分为两路，一路经过第一直角棱镜6反射后入射到第三直角棱镜8上，然后在高度方向偏移一定距离(该距离与第三直角棱镜8的高度位置有关，在装置安装调试时就已确定，是一固定值。与测量无关。)后180度折回，经过第一直角棱镜6后到达移相分光镜4；另一路入射到第二反射镜5上，经第二反射镜5反射后入射到第二直角棱镜7上，经过第二直角棱镜7反射后入射到第四直角棱镜9上，然后在高度方向偏移一定距离(该距离与第四直角棱镜9的高度位置有关，在装置安装调试时就已确定，是一固定值。与测量无关。)后180度折回，依次经过第二直角棱镜7和第二反射镜5后到达移相分光镜4；两路光在移相分光镜4处会合后，一部分光经第五直角棱镜10反射后由第一光电探测器11接收，另一部分由第二光电探测器12接收。

所述母线直线度测量及定位系统包括激光器13、第二扩束准直镜14、第一柱面透镜15、分光镜16、第二柱面透镜17、长平晶18、透镜19和CCD相机20：

所述激光器13、第二扩束准直镜组14、第一柱面透镜15和第二柱面透镜17的光轴重合，分光镜16的分光面与光轴呈45度，长平晶18的工作面与光轴垂直；

所述透镜19和CCD相机20依次置于经分光镜16反射后的光路上；

所述长平晶18的工作面和圆锥量规24的左侧母线都垂直于入射光线；

所述激光器13采用He-Ne激光器；

所述第一柱面透镜15和第二柱面透镜17的焦平面重合。

所述激光器13发出的光束经第二扩束准直镜14，再经第一柱面透镜15、分光镜16和第二柱面透镜17后，成为平行线激光束；

所述平行线激光束入射至所述长平晶18的工作面后被分为两路光：一路光由长平晶18的工作面反射；另一路光经长平晶18的工作面透射，入射至圆锥量规的表面后反射，再次经长平晶18的工作面后返回；