机床主轴位置测量装置的研制

数控机床具有高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展的显著特点,应用广泛。机床制造在我国经济发展起着非常重要的作用。机床主轴和与其对应的尾台位置之间的相对精度是保证机床加工精度的重要条件。因此在机床生产过程中,对其主轴位置进行精密测量,配套加工与其对应的机床尾台可保证机床的整体技工精度。应用计算机技术研制出一种测量精度较高、自动化程度较好的机床主轴位置测量仪,应用于机床生产企业,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。 论文介绍了车床主轴位置测量的基本原理,给出了利用精密标准测试棒、双坐标刀形探头式光栅传感器及单片机控制核心等组成的的车床主轴位置测量系统方案,分析了系统的测量机械结构设计和电路组成设计及测量原理。详细阐述了系统的传感器信号细分判向处理电路、数据采集及数据处理电路,绝对位置修正、通信及数据存储等各个环节的电路的具体设计方法和过程,以及设计的部分系统软件程序。设计中:1.在水平和垂直两维方向采用刀形探头和利用探头弹性机构接触自动快速检测直线与标准测试棒切点,同时完成了二维数据测量;2.采用光栅传感器的绝对零位修正的方法,保证测量仪器具有非常高的定位精度又使得仪器的装配简单易行;3.采用IC卡作为数据传送媒介,适用车床生产现场使用等,具有作者独立的创新点。目前还查阅到采用本文方法和方案对车床主轴位置进行测量的文献和研制的产品。 通过对整个系统的设计和制作以及相应部分的实验,证明了采用两维光栅传感器和刀形探头式机构进行机床主轴位置的测量方案可行,可提高测量效率、减小人为操作误差,从而提高测量的精度;采用单片机做测量系统的控制核心以及光栅传感器为数字式传感器,其具有结构简单、抗电磁干扰能力强、易于计算机进行信号处理的优点,可使整个仪器具有体积小、性价比高的优点,经过进一步改进和完善,可应用于机床生产企业的实际测量。