机床工具线性测量的误差分析

2018-01-24井溢涛

锻压装备与制造技术 2017年6期

戈娟，井溢涛

（1.齐鲁工业大学机械与汽车工程学院，山东济南 250353；2.济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南 250306）

机械加工工业的快速发展，对机床精度、稳定性都提出了更为严格的要求，同时对机床附带的工具、夹具、刀具也提出了更高要求，同时对与之配套的测量设备也提出了更为苛刻的要求。本论文仅从机床配件-刀具安装、位置检测过程中分析可能存在的误差，对提高整台机床的精度提供了技术支持。针对目前国内市场上出现的检测设备基本上是基于计算机、CCD、光学影像于一体的测量设备，这种设备无论是在软件上还是硬件上都存在相应的误差[1、2]。

为此，基于机床上的圆柱刀具精确对刀，借助某公司开发的机床工具测量仪[3]进行误差分析，根据在实际使用的过程中存在着软件及硬件相应的误差,主要是针对线性尺寸测量时产生的误差进行分析。以下是从十字光标线、工件轴线的平行度、、及镜头放大倍数三个方面进行误差分析。

1 十字光标线的误差

该检测设备的工作原理是基于光学成像系统，借助光学镜头、CCD在电脑上捕捉到被测刀具的影像，通过移动十字光标线的位置获得测量结果。十字光标线在电脑屏幕上也是有宽度的，依据光学镜头不同的放大不倍数测得的线宽也是不一样的。在测量过程中，选取标准线宽为128。不同的放大倍数下，十字光标线的线宽也是不同的。本次实验选取了三种放大倍数：40×、120×、200×。如表 1 所示。

表1 不同放大倍数下的线宽值

被测工件在制造过程中，测量精度要求在20um以内，测量精度和选取的线宽有直接关系，故理论上线宽越窄误差越小，然而线宽窄到一定程度，肉眼不易分辨，同样会带来较大的误差。在尽量减小测量人员误差的前提下，经多次试验，选取标准线宽为128时，放大倍数为120倍时，进行测量误差是最小的。

2 被测工件轴线对测量精度的误差

检测过程中，选取一把普通圆柱刀具作为标样，工件圆柱表面V型块、托架及锁紧螺钉定位夹紧。如图1所示，装夹时因夹紧力位置、方向不同，导致工件轴线与水平线发生倾斜，倾斜角度为0.7°时，实际值为79.985mm，测量值为79.980mm，测量值比实际值小6μm。被测工件越长，误差值就越大。所以，测量中应尽可能保证被测工件的轴线水平。