CN103419091B - 一种多自由度调节激光位移传感器的支架 - Google Patents
一种多自由度调节激光位移传感器的支架 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于微型铣床振动在线测量领域，是一种将激光位移传感器固定到微型铣床工作台，并能多自由度调节激光位移传感器位置的支架。该支架设计中，采用球关节为自由度调节的核心元件，配以设置于底座板上的U型槽、阶梯槽，及T形板上的阶梯槽分别进行X、Y、Z轴方向上一定范围的自由调节。该支架的底座板可与微型铣床工作台固定，转接板可与激光位移传感器固定，解决微型铣床振动测量的难题。本发明所述的激光位移传感器支架具有结构简单、使用灵活、调节范围大，对不同微型铣床适应性强等特点，具有实际应用价值。
Description
技术领域
本发明属于微型铣床振动测量领域，涉及一种多自由度调节激光位移传感器的支架。
背景技术
近年来，各领域对精密微小零部件的需求日益迫切，微小零部件呈现出结构复杂、材料多样、尺寸高精度的发展趋势，对加工技术提出了更高要求。基于微型机床的微铣削（Micro-milling）技术是加工微小零件和高精密零件的一种新兴加工技术，具有加工材料范围广、能实现三维曲面铣削、加工精度高、能耗小、设备投资少、效率高等突出优点，能加工出精度高达5μm以上，硬度大于45HRC的零件，曲面质量达到0.2μm或更小，细筋零件的厚度小至0.5μm或更小。主要用在需要制造极小的高精密零件的特殊行业，例如生物－医疗装备、光学、微电子以及微小塑料制品的微型模具以及微小金属零件的加工等，近年来引起国内外专家的广泛关注。微铣削加工过程是动态铣削过程，是机床结构和切削过程相互耦合的过程,在动态铣削过程中会产生在刀具和工件之间产生强烈的相对振动.它不仅降低了微型铣床的加工质量和切削效率,而且对机床和微铣刀的使用寿命带来了不利的影响,避免和抑制振动,是设计、制造和使用微型铣床时一个重要问题。因此，实现微型铣床加工过程中刀具和工件之间相对振动的测量具有重要意义。
传统机床的振动测量可以将激光传感器安装在工件或刀具上，从而测得刀具和工件的相对振动情况，但微型铣床空间小，测量元件难以直接安装到机床或工件上。因此研发微型铣床激光位移传感器支架是十分有必要的。Brock A.Mascardelli，Simon S.Park，Theodor Freiheit在《Substructure Coupling of Microend Mills to Aid in theSuppression of Chatter》中采用激光位移传感器测量微型铣床振动，但只能实现一个方向上的振动测量，没有设计相关的支架，无法自由调节。微型铣床加工零部件过程中在X、Y、Z三个方向都会产生振动，一个方向上的振动难以全面反映真实的振动情况。
针对国内外采用激光位移传感器只能测量微型铣床一个方向上的振动问题，本发明提出一种用来固定激光位移传感器并可实现多个方向振动测量的支架。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对微型铣床现有相对振动测量用激光位移传感器固定技术不足的问题，设计一种将激光位移传感器固定到微型铣床工作台，并能多自由度调节激光位移传感器位置的支架，解决微型铣床振动测量难题。
本发明采用的技术方案是：
一种多自由度调节激光位移传感器的支架，有以下二种组装方式：
第一种组装方式，Z轴方向低位高度：激光位移传感器安装在转接板的通孔上；转接板通过转接板螺纹孔、球关节旋转轴与球关节连接；球关节通过球关节螺纹孔、底座板螺纹孔与底座板相连。
第二种组装方式，Z轴方向高位高度：激光位移传感器安装在转接板的通孔上；转接板通过转接板螺纹孔、球关节旋转轴与球关节连接；球关节通过球关节螺纹孔、球关节底座螺纹孔与球关节底座相连；球关节底座通过球关节底座通孔、T形板阶梯槽与T形板相连；T形板通过T形板通孔、底座板阶梯槽与底座板相连。用上述的支架实现激光位移传感器支架在微型铣床工作台上的安装。是将底座板通过底座板U型槽与机床工作台相连。
附图说明
图1为传感器支架分解的轴测图。
图2为球关节底座3的剖分图。
图3为球关节示意图。
图4为转接板的剖分图。
图5为T形板的示意图。
图6为底座板的示意图。
图7为传感器支架的轴测图。
图中：1转接板；2球关节；3球关节底座；4T形板；5底座板；6球关节底座螺纹孔；7球关节底座通孔；8球关节旋转轴；9球关节锁定旋钮；10球关节螺纹孔；11转接板通孔；12转接板螺纹孔；13T形板阶梯槽；14T形板通孔；15底座板螺纹孔；16底座板U型槽；17底座板阶梯槽。
具体实施方式
结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式。
本实施例中的球关节选用曼富图482RC2球形云台，最大负荷为2kg，足以承载激光位移传感器与转接板1的重量。
（1）激光位移传感器支架的组装。
本激光位移传感器支架提供了两种组装方式，可根据激光位移传感器所需高度来具体选择。
第一种组装方式，即激光位移传感器在Z轴方向高度较低的组装方式为：利用转接板通孔11将激光位移传感器安装在转接板1上；转接板1通过转接板螺纹孔12及球关节旋转轴8与球关节2连接；球关节2通过球关节螺纹孔10及底座板螺纹孔15与底座板5相连。
第二种组装方式，即激光位移传感器在Z轴方向高度较高的组装方式为：利用转接板通孔11将激光位移传感器安装在转接板1上；转接板1通过转接板螺纹孔12及球关节旋转轴8与球关节2连接；球关节2通过球关节螺纹孔10及球关节底座螺纹孔6与球关节底座3相连；球关节底座3通过球关节底座通孔7及T形板阶梯槽13与T形板4相连；T形板4通过T形板通孔14及底座板阶梯槽17与底座板5相连。
（2）激光位移传感器支架在微型铣床工作台上的安装。
底座板5通过底座板U型槽16与机床工作台相连，实现激光位移传感器支架在微型铣床工作台上的安装
（3）传感器支架的自由度调节。
底座板U型槽16配合微型铣床工作台使底座板5可在微型铣床Y轴方向移动；T形板通孔14配合底座板阶梯槽17使T形板可在X轴方向调节；球关节底座通孔7配合T形板阶梯槽13使球关节底座3可在Z轴方向上调节；另外球关节2还可以通过球关节螺纹孔10及底座板螺纹孔15与底座板5相连，以降低激光位移传感器在Z轴方向上的高度；旋开球关节2上的球关节锁定旋钮9，球关节旋转轴8可绕Z轴方向360度旋转，绕Y轴方向90度旋转。
Claims (1)
1.一种多自由度调节激光位移传感器的支架，其特征在于：将激光位移传感器固定到微型铣床工作台,并能多自由度调节激光位移传感器位置；
所述的支架的组装方式为Z轴方向高位高度：激光位移传感器安装在转接板(1)的转接板通孔(11)上；转接板(1)通过转接板螺纹孔(12)、球关节旋转轴(8)与球关节(2)连接；球关节(2)通过球关节螺纹孔(10)、球关节底座螺纹孔(6)与球关节底座(3)相连；球关节底座(3)通过球关节底座通孔(7)、T形板阶梯槽(13)与T形板(4)相连；T形板(4)通过T形板通孔(14)、底座板阶梯槽(17)与底座板(5)相连；
所述的支架的底座板U型槽(16)配合微型铣床工作台使底座板(5)在微型铣床Y轴方向移动；T形板通孔(14)配合底座板阶梯槽(17)使T形板在X轴方向调节；球关节底座通孔(7)配合T形板阶梯槽(13)使球关节底座(3)在Z轴方向上调节；旋开球关节(2)上的球关节锁定旋钮(9)，球关节旋转轴(8)绕Z轴方向360度旋转，绕Y轴方向90度旋转；底座板(5)通过底座板U型槽(16)与机床工作台相连。
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