CN107478131A - 圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法。该方法包括两个部分：A、圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间距离误差的检测；B、圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽均分度的检测；本发明的方法克服了现有螺旋槽通过三坐标测量仪测量时由于螺旋槽升角导致螺旋槽之间距离测量误差较大的问题。

Description

圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法
技术领域
本发明属于光学仪器的检测领域，具体涉及一种圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法。
背景技术
变焦凸轮是变焦光学***用于实现光学变焦的关键零件，变焦凸轮的工作原理是利用该零件本身的曲线轮廓带动与之连接的从动零件做往复移动，即通过该零件的回转运动转化成从动零件的直线运动。所以该零件加工完成后的螺旋槽曲线的加工精度和多线螺旋槽在圆柱体上的均分度等直接影响着光学***的成像质量。
传统的检测方法只能依靠少量配套有高精度旋转机构的三坐标测量机进行近似测量，三坐标测量机检测的结果因测量探头的形状、接触点位置、螺旋槽曲率、接触角度和接触深度、曲线拐点圆滑度等多方面因素的影响，导致检测结果不准确且不稳定，存在不同程度的误判，同时整个过程繁琐、耗时、检测不确定性大、检测成本高。
传统的三坐标测量仪测量此类型的螺旋槽曲线如图1所示，当需测量圆柱体变焦凸轮螺旋槽对应位置处的两曲线相对距离时，产生一定的测量误差，测量时左边螺旋槽接触点为接触点1，右边螺旋槽接触点为接触点2，两个接触点对应不同的角度，所产生的测量误差为L2-L1，此测量误差与螺旋槽曲线的升角有一定的关系。
此测量方法受接触点的影响，无法准确测量出对应位置处的两螺旋槽曲线的相对距离。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法，该方法克服了现有螺旋槽通过三坐标测量仪测量时由于螺旋槽升角导致螺旋槽之间距离测量误差较大的问题。
本发明的具体技术方案是：
一种圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间距离误差的检测；
A1：建立坐标系XY；所述坐标系的Y轴与圆柱体变焦凸轮的中心线重合；
A2：将预先准备好的测量轴沿X轴的方向放置，并且保证测量轴轴心线与圆柱体表面接触点法线重合；所述测量轴的外径与圆柱体变焦凸轮螺旋槽为间隙配合；
A3：将测量轴沿X轴方向移动，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第一个螺旋槽内A点接触，从而获得A点的螺旋线坐标(Xa，Ya)；
A4：将测量轴沿Y轴方向移动，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第二个螺旋槽内B点接触，从而获得B点的螺旋线坐标(Xb，Yb)；
A5：通过A点和B点之间的Y轴方向坐标差︱Ya-Yb︱即为两个螺旋槽之间的相对距离d；再加上测量轴外径和圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间的间隙量后即就得到了实际相对距离值D；
D＝d+间隙量
A6：根据实际相对距离D和理论尺寸D1之间的差值，确定圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽之间距离误差；
A7：旋转圆柱体变焦凸轮，重复步骤A2至步骤A6，对每个螺旋槽之间中所有的拟合点进行测量，得出所有拟合点的距离误差值序列；
B、圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽均分度误差的检测；
B1：建立坐标系XY；所述坐标系的Y轴与圆柱体变焦凸轮的中心线重合；
B2：将预先准备好的测量轴沿X轴的方向放置，并且保证测量轴轴心线与圆柱体表面接触点法线重合；所述测量轴的外径与圆柱体变焦凸轮螺旋槽为间隙配合；
B3：将测量轴沿X轴方向移动，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第一个螺旋槽内A点接触，从而获得A点的角度值α°；
B4：保持测量轴位置不动，将圆柱体变焦凸轮进行旋转，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第二个螺旋槽内B点接触，从而获得B点的角度值β°；所述B点和A点在同一横截面H上；所述横截面H与圆柱体变焦凸轮的底面平行；
B5：求A点和B点之间的角度差︱α°-β°︱即为圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽在横截面H处的均分度；
B6：改变横截面H的位置，重复步骤B3至步骤B5，测量圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽在其他横截面的均分度。
进一步的说，所述测量轴与圆柱体变焦凸轮中螺旋槽的间隙量为为0.03～0.06mm。
本发明的优点在于：
1、本发明的方法在测量螺旋槽之间距离误差时，克服了现有螺旋槽通过三坐标测量仪测量时由于螺旋槽升角导致测量误差大的问题。
2、本发明的方法在进行圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间距离误差的同时兼备了圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽均分度的测量，效率更高。
3、本发明将测量距离和待测圆柱体变焦凸轮旋转角度一一对应，每个角度都能测量出一个距离误差，精度更高。
附图说明
图1为现有三坐标测量仪的测量原理图；
图2为本发明进行距离误差检测的原理图；
图3为本发明进行均分度检测的原理图。
附图标记如下：
1-测量轴、2-螺旋线1、3-螺旋线2。
具体实施方式
圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法包括两部分：
A、圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间距离误差的检测；
B、圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽均分度误差的检测；
其中，圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间距离误差检测的具体步骤是：
如图2所示，A1：建立坐标系XY；所述坐标系的Y轴与圆柱体变焦凸轮的中心线重合；
A2：将预先准备好的测量轴1沿X轴的方向放置，并且保证测量轴1轴心线与圆柱体表面接触点法线重合；所述测量轴1的外径与圆柱体变焦凸轮螺旋槽为间隙配合；
A3：将测量轴1沿X轴方向移动，使得测量轴1与圆柱体变焦凸轮螺旋槽1内A点接触，从而获得A点的螺旋线坐标(Xa，Ya)；
A4：将测量轴1沿Y轴方向移动，使得测量轴1与圆柱体变焦凸轮螺旋槽2内B点接触，从而获得B点的螺旋线坐标(Xb，Yb)；
A5：通过A点和B点之间的Y轴方向坐标差︱Ya-Yb︱即为螺旋槽1和螺旋槽2之间的相对距离d；再加上测量轴外径和圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间的间隙量后即就得到了实际相对距离值D；
D＝d+间隙量；
A6：根据实际相对距离D和理论尺寸D1之间的差值，确定圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽之间距离误差；
A7：旋转圆柱体变焦凸轮，重复步骤A2至步骤A6，对每个螺旋槽之间中所有的拟合点进行测量，得出所有拟合点的距离误差值序列；
其中，圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽均分度检测的具体步骤是：
如图3所示，
B1：建立坐标系XY；所述坐标系的Y轴与圆柱体变焦凸轮的中心线重合；
B2：将预先准备好的测量轴1沿X轴的方向放置，并且保证测量轴1轴心线与圆柱体表面接触点法线重合；所述测量轴的外径与圆柱体变焦凸轮螺旋槽为间隙配合；
B3：将测量轴1沿X轴方向移动，使得测量轴1与圆柱体变焦凸轮螺旋槽1内A点接触，从而获得A点的角度值α°；
B4：保持测量轴位置不动，将圆柱体变焦凸轮进行旋转，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮螺旋槽2内B点接触，从而获得B点的角度值β°；所述B点和A点在同一横截面H上；所述横截面H与圆柱体变焦凸轮的底面平行；
B5：求A点和B点之间的角度差︱α°-β°︱即为圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽在横截面H处的均分度；
B6：改变横截面H的位置，重复步骤B3至步骤B5，测量圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽在其他横截面的均分度。
需要说明的是，在测量均分度时，当螺旋槽为2头时，理论均分度为180°，当测量出︱α-β︱°＝179.99°时，则在横截面H上的均分度误差为0.01°；
当螺旋槽为3头时，理论均分度为120°，当测量出︱α-β︱°＝120.02°时，则在横截面H上的均分度误差为0.02°。
由此可见，本发明不仅能够检测圆柱体变焦凸轮多线螺旋槽的均分度大小，并且可以计算其均分度的加工误差。

Claims (2)

1.一种圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间距离误差的检测；
A1：建立坐标系XY；所述坐标系的Y轴与圆柱体变焦凸轮的中心线重合；
A2：将预先准备好的测量轴沿X轴的方向放置，并且保证测量轴轴心线与圆柱体表面接触点法线重合；所述测量轴的外径与圆柱体变焦凸轮螺旋槽为间隙配合；
A3：将测量轴沿X轴方向移动，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第一个螺旋槽内A点接触，从而获得A点的螺旋线坐标(Xa，Ya)；
A4：将测量轴沿Y轴方向移动，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第二个螺旋槽内B点接触，从而获得B点的螺旋线坐标(Xb，Yb)；
A5：通过A点和B点之间的Y轴方向坐标差︱Ya-Yb︱即为两个螺旋槽之间的相对距离d；再加上测量轴外径和圆柱体变焦凸轮螺旋槽之间的间隙量后即就得到了实际相对距离值D；
D＝d+间隙量
A6：根据实际相对距离D和理论尺寸D1之间的差值，确定圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽之间距离误差；
A7：旋转圆柱体变焦凸轮，重复步骤A2至步骤A6，对每个螺旋槽之间中所有的拟合点进行测量，得出所有拟合点的距离误差值序列；
B、圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽均分度的检测；
B1：建立坐标系XY；所述坐标系的Y轴与圆柱体变焦凸轮的中心线重合；
B2：将预先准备好的测量轴沿X轴的方向放置，并且保证测量轴轴心线与圆柱体表面接触点法线重合；所述测量轴的外径与圆柱体变焦凸轮螺旋槽为间隙配合；
B3：将测量轴沿X轴方向移动，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第一个螺旋槽内A点接触，从而获得A点的角度值α°；
B4：保持测量轴位置不动，将圆柱体变焦凸轮进行旋转，使得测量轴与圆柱体变焦凸轮第二个螺旋槽内B点接触，从而获得B点的角度值β°；所述B点和A点在同一横截面H上；所述横截面H与圆柱体变焦凸轮的底面平行；
B5：求A点和B点之间的角度差︱α°-β°︱即为圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽在横截面H处的均分度；
B6：改变横截面H的位置，重复步骤B3至步骤B5，测量圆柱体变焦凸轮多头螺旋槽在其他横截面的均分度。
2.根据权利要求1所述的圆柱体变焦凸轮螺旋槽加工精度检测方法，其特征在于：所述测量轴与圆柱体变焦凸轮中螺旋槽的间隙量为0.03～0.06mm。
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