[发明专利]一种圆柱体变焦凸轮加工精度检测装置及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器的检测领域，具体涉及一种圆柱体变焦凸轮加工精度检测装置及其应用方法。

背景技术

变焦凸轮是变焦光学系统用于实现光学变焦的关键零件，变焦凸轮的工作原理是利用该零件本身的曲线轮廓带动与之连接的从动零件做往复移动，即通过该零件的回转运动转化成从动零件的直线运动。所以该零件加工完成后的圆柱体直线度、圆柱体圆度、螺旋槽曲线的加工精度和多线螺旋槽在圆柱体上的均分度等直接影响着光学系统的成像质量。

传统的检测方法只能依靠少量配套有高精度旋转机构的三坐标测量机进行近似测量，三坐标测量机检测的结果因测量探头的形状、接触点位置、螺旋槽曲率、接触角度和接触深度、曲线拐点圆滑度等多方面因素的影响，导致检测结果不准确且不稳定，存在不同程度的误判，同时整个过程繁琐、耗时、检测不确定性大、检测成本高。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种圆柱体变焦凸轮加工精度检测装置及其应用方法，通过一次装夹调整后便可实现变焦凸轮圆柱体直线度、圆柱体圆度、螺旋槽曲线坐标和多线螺旋槽在圆柱体上的均分度的检测，大大提高了检测的精度和检测成本，同时大大简化了检测时的操作步骤。

本发明的具体技术方案是：

一种圆柱体变焦凸轮加工精度检测装置，包括车床；所述车床的头部安装旋转主轴、旋转主轴上安装三爪卡盘、车床的中部安装有移动托盘、车床的尾部设置有尾架；移动托盘上安装有刀架；

其特征在于：还包括六自由度调整工装、分度刻度盘、测量轴以及测量表具；

六自由度调整工装安装在三爪卡盘上，分度刻度盘套装在六自由度调整工装上；待测圆柱体变焦凸轮安装在六自由度调整工装上；六自由度调整工装、待测圆柱体变焦凸轮均与所述旋转主轴同轴设置；

测量轴和测量表具均安装在刀架上，并且并排布置；所述测量轴的外径与待测圆柱体变焦凸轮上螺旋槽的宽度相匹配。

具体来说，六自由度调整工装包括用于对待测圆柱体变焦凸轮六个自由度进行调整保证其圆柱体几何中心线与车床旋转主轴的旋转中心线共轴。

进一步的，测量轴的外径与待测圆柱体变焦凸轮上螺旋槽间隙配合；间隙量为0.03～0.06mm；

具体来说，测量表具为千分表或者百分表。

基于上述圆柱体变焦凸轮加工精度检测装置,现对其应用方法进行描述：

A：圆柱体变焦凸轮的直线度测量；

B：圆柱体变焦凸轮的圆度测量；

C：圆柱体变焦凸轮螺旋槽曲线距离误差测量；

D：圆柱体变焦凸轮多线螺旋槽均分度误差的测量。

具体地说，圆柱体变焦凸轮螺旋槽距离误差的测量步骤是：

C1：将测量轴固定在刀架上，调整测量轴的轴心线与车床旋转主轴轴心线等高且共面，同时确保测量轴的轴心线与车床旋转主轴之间相互垂直；

C2：将待测圆柱体变焦凸轮调整至测量位置，锁紧车床旋转主轴，避免其转动；通过刀架移动使得测量轴与待测圆柱体变焦凸轮中的第一个螺旋槽的任意一点A接触，同时将移动托盘位置显示值清0；

C3：将刀架退回至原始位置，使测量轴与A点分离；然后移动托盘使测量轴前进距离d；移动距离d时需要保证，测量轴在刀架的带动下能与第二螺旋槽的任意一点B接触，此时移动托盘位置显示值为d；

C4：读出移动托盘显示值d再加上测量轴外径和凸轮螺旋槽宽度的间隙量后得出A点与B点之间的实测尺寸D；

D＝d+间隙量；

C5：根据实测尺寸D和理论尺寸D1之间的差值，确定圆柱体变焦凸轮在初始角度时多线螺旋槽之间距离误差；

C6：使车床旋转主轴带动圆柱体变焦凸轮旋转，重复步骤C2至步骤C4，对螺旋槽中所有的拟合点进行测量，得出所有拟合点的距离误差值序列。

具体地说，圆柱体变焦凸轮多线螺旋槽均分度误差的测量步骤是：

D1：将测量轴固定在刀架上，调整测量轴的轴心线与车床旋转主轴轴心线等高且共面，同时确保测量轴的轴心线与车床旋转主轴之间相互垂直；

D2：将待测圆柱体变焦凸轮调整至测量位置，锁紧车床旋转主轴，避免其转动；通过刀架移动使得测量轴与待测圆柱体变焦凸轮中的一条螺旋槽的任意一点A接触，同时将分度刻度盘角度显示值清0°；

D3：将刀架退回至原始位置，使测量轴与A点分离；然后转动分度刻度盘使测量轴旋转α°；旋转α°时需要保证测量轴在车床旋转主轴的带动下能与另一螺旋槽的任意一点B接触，此时分度刻度盘角度显示值为α°；