鉗工用數(shù)顯精密標點器研究

張雷 楊昭 王鐵峰 王震宇

摘要：介紹了鉗工用數(shù)顯式精密標點器組成及原理。利用光電位移檢測技術(shù)確定標點頭的位置，并通過標點頭上的鉆頭對點位置標記，后續(xù)加工過程中直接對標記點進行擴孔加工。通過該裝置，可使鉗工鉆孔及配孔定位精度達到0.01mm，并提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：鉗工劃線 標點器 三維調(diào)整架

中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0052-02

傳統(tǒng)鉗工劃線工具多采用高度尺標記交叉線，再結(jié)合樣沖確定點的位置，鉆孔時鉆頭對準樣沖標記位置。傳統(tǒng)方法孔的位置精度一般不優(yōu)于0.1mm。目前，市場上各類數(shù)顯高度尺，卡尺等量具品種較多，但各類產(chǎn)品除數(shù)顯讀數(shù)功能外，在其劃線刃具方面并未做過多擴展，使用功能受限。本文研究的鉗工用數(shù)顯式精密標點器，可實現(xiàn)對現(xiàn)有高度尺功能進行擴展，對孔位精確標記，并為后續(xù)鉆削加工出定位孔，提高鉗工加工孔位置精度。

1 設(shè)備組成及工作原理

1.1設(shè)備組成

數(shù)顯式鉗工標點器如圖1所示，可實現(xiàn)標點范圍為300mm×300mm，標點精度為0.01mm。如圖1所示，該系統(tǒng)由底座1、垂直升降柱2、垂直調(diào)整手輪3、垂直微調(diào)裝置4、橫臂5、標點裝置6、水平調(diào)整手輪7、水平微調(diào)裝置8和標點切削頭9組成。垂直升降柱內(nèi)設(shè)計有螺旋傳動裝置，用于實現(xiàn)橫臂的垂直升降，同時，升降柱內(nèi)安裝有可用于垂直方向位移計量的光柵位移測量傳感器。垂直微調(diào)裝置可對橫臂垂直方向進行微量調(diào)整，用于實現(xiàn)標點裝置6在垂直方向的精確定位，橫臂內(nèi)的結(jié)構(gòu)與垂直柱結(jié)構(gòu)相同，可實現(xiàn)標點裝置6在水平方向的微量調(diào)整。設(shè)備中標點裝置的位置可由圖2所示的液晶顯示器顯示，設(shè)備具有基準設(shè)置功能，同時可以給出給出標點裝置的絕對位置和相對位置。

1.2標點裝置設(shè)計

如圖3所示，設(shè)備中的標點裝置可單獨使用也可用于配孔加工，加工過程中，調(diào)整定位箍安裝在已加工的孔中，其外徑可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)整；標點裝置安裝在調(diào)整定位箍孔內(nèi)，可保證標點裝置的軸線與已加工孔軸線由較高的同軸度。安裝定位后，對待加工工件進行標點加工，可實現(xiàn)較高的位置精度。標點裝置采用多級齒輪傳動，將手動推桿的直線運動轉(zhuǎn)換為切削刀具的高速回轉(zhuǎn)運動，并根據(jù)被切削材料采用工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等切削刀具。

2 精度分析

2.1作用力引起的誤差

由于儀器的標點裝置在使用過程中的移動，使儀器結(jié)構(gòu)件（基座和支架等）的受力大小和受力點的位置發(fā)生變化，從而引起儀器結(jié)構(gòu)件的變形，在標點頭定位過程中引起定位誤差。設(shè)計橫臂的等截面梁為

a×b=15mm×30mm，長度為=300mm，標點加工時接觸力為=200N。當(dāng)標點頭在最外端時，橫臂上A點的撓曲變形及截面轉(zhuǎn)角分別由接觸力（如圖4（a））、橫臂自重q（如圖4（b））和他們共同作用引起的彎曲力矩（如圖4（c））的共同作用所引起，經(jīng)計算分別為：

同理，測頭部件處在橫臂最里端B點時，mm，則橫臂上B點的撓曲變形和截面轉(zhuǎn)角經(jīng)計算分別為：mm

則測頭部件從B點移到A點時，在垂直方向上由里變形引起的測量誤差為：mm

在水平方向上，引起的變形誤差為：，因式中、較小，該值可忽略不計。

2.2導(dǎo)軌直線度誤差

導(dǎo)軌直線度誤差由于我們采用SSR15XW型導(dǎo)軌，通過查表知此導(dǎo)軌產(chǎn)生的平行度誤差為=0.0005mm。

2.3光柵尺與導(dǎo)軌平行度誤差

該誤差由光柵尺與導(dǎo)軌安裝及運行時的平行度誤差引起。設(shè)mm，，300.000013mm

2.4光柵尺測量誤差

本裝置采用的光柵尺的測量誤差為mm。

綜上的分析合成的總誤差如下：

在垂直方向上：

在水平方向上：

3 結(jié)論

鉗工用數(shù)顯式精密標點器可用于鉗工鉆孔劃線前的點位置的標定，可加工出孔位的精確標點，有效提高孔位置的加工精度和加工效率。可部分替代銑床、坐標鏜床及數(shù)控加工設(shè)備對零件安裝定位孔的加工。

參考文獻

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