高精度六面体垂直度误差测量的一种新方法

    0 引 言

    目前,高精度的光学六面体类零件多由经验丰富的技师利用专用夹具通过手工修研的方法加工的。但当工件的精度要求高于1d时,这种方法的加工效率很低,而且加工精度往往无法得到保证。

    为了获得高精度的六面体类零件,采用计算机控制的形位误差修正加工方法进行误差修正加工是一个可行而高效率的方法。这种方法的前提是已知六面体类零件形位误差在每个面上的误差分布。因此要寻找一种合适的六面体形位误差测量方法,该方法不但测量精度高,而且能够获得形位误差在每个面上的真实分布情况。根据测量精度高于工件精度3~5倍的原则,这种测量方法的形位误差(相邻面间的垂直度、相对面间的平行度)测量精度要求达到0.3d。

    目前,实验室测量形位误差一般采用三坐标测量机、自准直仪、激光测量等,这些测量设备或方法都有其自身的局限性,对于特殊的被测零件、测量环境,所采用的测量方法也不同。

    三坐标测量机(CMM)是现代工业生产在获取测量数据时普遍采用的精密的形状和尺寸检测的测量设备[1]。此测量设备采用接触式测量,测量时通过测头采集一些点来计算误差值,由于采集到的数据有限,获得的六面体形位误差分布不便用于计算机控制的误差修正加工,尤其对于小的六面体零件,而且精度不高。

    用双自准直仪法可实现四方体类零件各相邻面间垂直度的快速测量。此测量方法操作简单、数据处理方便、适合中小零件测量,按5正多面体检定规程JJG283-816中的双自准直仪/全组合常角法0进行测量和数据处理的测量极限误差为0.5d[2]。

    激光测量垂直度误差采用夫琅和费单缝衍射原理,属于非接触测量,可以克服一般测量方法的缺欠,并具有测量装置简单、操作方便、测量结果精确度高等优点[3]。文献[1]中用激光测量垂直度误差时的测量极限误差为?0.83Lm。

    利用双自准直仪或激光测量六面体形位误差时,虽然两种方法测量精度都能满足要求,但由于都无法获得整个面的面形数据,即不能获得被测面的误差分布,因此无法指导零件进行修型加工。

    本文提出了一种新的测量形位误差的方法,此

方法利用可以采集到光学零件面形数据的波面干涉仪和具有高分度精度的端齿盘配合使用,工件放在端齿盘上,由端齿盘给出高精度转角,通过干涉仪分别采集转角前、后工件两个面的空间位姿,从而获得各个面间的形位误差评定。上述方法操作简单,测量精度高,能很好地满足光学六面体形位误差的测量要求,并且能够根据面形数据及所评定的误差值计算修型量。