机械加工几何精度的激光测量系统

　　引言

　　在精密机械制造和自动化生产中,迫切需要解决的问题有:要求工艺设备移动机构有十分高的立体定位精度;要求工艺设备移动机构立体几何参数根据加工情况进行修正;在许多情况下零件的机械加工精度决定于机床的几何特性(几何精度),由于实际工艺过程中机床的运动特性、动力特性、几何特性是变化的,所以要根据这些信息,采用改变加工用量、更换磨损刀具,计算相对刀具和工件的修正值,改变控制程序等,提高机械制造自动化工艺过程精度,这需要通过修正工艺设备移动机构立体定位几何参数来解决.目前,为了得到工艺设备几何参数偏差的信息,通常采用机械、液压、电感、电容、光学和其它传统的测量方法和工具.但是这些方法由于测量精度低、范围小、缺乏柔性等不能满足现代生产要求,必须寻求新的测量方法,激光测量系统就是其中一种.

　　1　激光测量系统(JCX)

　　为了提高工艺过程的有效性,笔者提出了双光学转化缝隙的激光测量系统,用来控制工艺设备的几何精度参数.该系统是以激光分叉相对其它光转变(截面上彼此旋转180度)在电子信号装置上,造成激光辐射动力的不稳定性,彼此平衡,一对缝隙的测量信息被形成.

　　图1所示为双光学转化缝隙(SGF)的激光测量系统.该系统的位置灵敏传真接收机(WLC)分为单位置和双位置两组.每组又分为两类:有反射镜和无反射镜.因此该测量系统有四个分类:有反射镜单位置灵敏传真接收机;无反射镜单位置灵敏传真接收机;有反射镜双位置灵敏传真接收机;无反射镜双位置灵敏传真接收机.每个分类又可进行被动修正和主动修正.被动修正时,各参数在工艺过程前后测量刀架运动路线、运动轨迹等非线性信息,利用该激光测量系统预先获得信息并记录在磁性载体上,然后进入机床控制系统储存器中.主动修正是工艺过程中随时测量刀架运动非线性引起加工误差,靠控制系统实现修正,系统程序按机床刀架自己路线的运动轨迹,从激光测量系统不断进入零件加工过程.图1所示激光测量系统适用于车削、铣削、磨削等重要的工艺过程,实现该系统有八种结构图.

　　1.1　无反射镜双WLC的JCX被动修正工艺过程精度的结构(见图2)

　　图2激光辐射器1的射线,通过光学装置2,被分为两个射线分别指向对应的位置灵敏传真接收机3和7.工艺设备的移动机构与传真接收机机械联系着.在移动机构运动轨迹偏离直线运动、输出有偏差的情况下,位置灵敏传真接收机输出电信号,其信号值对应着移动机构相应位置上的直线度值.图2结构区别于激光辐射方向性线图的非稳定简单补偿,使用方便.缺点是双位灵敏传真接收机必须同时分布在衔铁上,这使得激光测量系统光电子装置调整复杂.