[实用新型]一种三轴机床21项误差展示分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三轴机床21项误差展示分析仪，能定量、定性地展示并分析典型三轴机床的21项误差元素。

背景技术

如今很多行业的设备都需要高精度的机械零件（如医用针头），因此它们对制造误差的测量与分析都极为重视。加工出高精度的机械零件是需要多方面的条件来配合才能够满足要求的，其中，高的机床加工精度是最关键的条件之一。而测量与分析机床误差则可以了解机床加工状态及产生误差的原因，可以被用来预测机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差，并提高加工精度。就三轴机床而言，一共有21项误差元素。但由于实际加工误差一般较小，对误差元素的讲解仅能通过理论分析，所以对初学者而言较为繁杂难懂，并且现在很少有设备或工具能形象直观地为初学者展示相关误差知识。

实用新型内容

为了能定量、定性地展示并分析典型三轴机床的21项误差元素，本实用新型提供一种三轴机床21项误差展示分析仪。由于在机械加工过程中，工艺系统自身的误差均可归结为刀具相对于工件的位置关系发生变化而引起的加工误差，本实用新型设计将机床误差简化为刀具对工件的相对运动，通过主轴带动刀具或工件旋转实现蜡材加工模拟机床加工过程，并通过调整刀具主轴相对于蜡材的位置角度模拟机床加工过程中会产生加工误差的各种情况。通过对成型后的模型进行观察、测量，实现几何误差、热变形误差、机床的控制系统误差、机床的振动误差的展示与分析。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：利用球铰、转向圆盘、螺杆螺母作为基本机械结构，实现机床主轴中心线的定向及定位；利用凸轮、弹簧等结构模拟机床主轴振动等加工工况；利用直流电机使主轴等旋转，通过测量了解主轴中心线的精确偏移值；主轴旋转带动刀具或工件完成蜡材加工，通过成型后的模型，经过观察、测量，给予各误差定性、定量的分析与对比。其中，该三轴机床21项误差展示分析仪可利用手动驱动方式，实现刀具或工件各方向的定性运动，以完成几何误差的展示；利用电机驱动，配合传感器及现有的控制程序，实现刀具及工具的定量运动，以完成误差元素的定量分析；通过修改控制程序，实现控制系统误差的展示模拟过程。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种三轴机床21项误差展示分析仪，包括工件固定架（2）、螺杆1（3）、直流电机1（4）、螺杆2（5）、直流电机2（6）、刀具（7）、直流电机3（8）、螺杆3（9）、弹簧减振台（10）、刀具旋转直流电机（11）、xy面转向圆盘（12）、z轴轨道（13）、刀具主轴箱（14）、凸轮轴（15）、凸轮（16）、x轴滑块（17）、直流电机4（18）、x轴导轨（19）、支座(20)、xy、yz面转向圆盘（21）、球铰（22）、螺杆4（23）、直流电机5（24）、工件移动台（25）、工件夹具（26）、刀具夹具（27）；

蜡材（1）通过工件固定架（2）和工件夹具（26）紧固在工件移动台（25）上，蜡材（1）的上端由工件固定架（2）固定，蜡材（1）的下端紧固在工件夹具（26）上，工件固定架（2）固定在25上；

工件移动台（25）中内置电机，电机驱动工件夹具（26）旋转，工件夹具（26）旋转的同时带动蜡材（1）旋转；工件移动台（25）放置在支座(20)上的y轴导轨上，工件移动台（25）上具有螺纹，与螺杆2（5）通过螺杆螺母传动机构相连接，直流电机2（6）和螺杆2（5）连接，用来驱动工件移动台（25）带动蜡材（1）在y轴方向上运动；

刀具（7）紧固在刀具夹具（27）上，刀具夹具（27）连接刀具旋转直流电机（11），刀具旋转直流电机（11）控制刀具（7）旋转，刀具旋转直流电机（11）紧固在xy、yz面转向圆盘（21）上，xy、yz面转向圆盘（21）安装在球铰（22）上，球铰（22）安装在刀具主轴箱（14）上；通过xy、yz面转向圆盘（21），刀具（7）可以实现绕z轴、x轴的旋转；

刀具主轴箱（14）安装在z轴轨道（13）上，刀具主轴箱（14）上的螺纹与螺杆3（9）连接，直流电机3（8）和螺杆3（9）连接，用来驱动刀具主轴箱（14）带动刀具（7）在z轴方向上的运动，z轴轨道（13）紧固在xy面转向圆盘（12）上，xy面转向圆盘（12）安装在弹簧减振台（10）上；通过xy面转向圆盘（12），刀具（7）可以实现绕z轴的旋转；

弹簧减振台（10）通过弹簧连接在x轴滑块（17）上，弹簧减振台（10）和x轴滑块（17）中间放置凸轮（16），凸轮（16）通过凸轮轴（15）紧固在直流电机5（24）上，通过直流电机5（24）控制凸轮（16）旋转，实现刀具（7）在加工过程中的振动；