一种砂轮轴倾斜角度测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102944222102944222B(45)授权公告日2015.02.18(21)申请号201210436120.7而超精密磨削.《机械工程学报》.2012,第48卷(22)申请日2012.11.05(第13期),184－191.审查员张芳馨(73)专利权人大连理工大学地址116024辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人霍凤伟康仁科郭东明冯光(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人侯明远(51)Int.Cl.G01C9/00(2006.01)(56)对比文件CN102252659A,2011.11.23,说明书3－6段.CN101402178A,2009.04.08,全文.霍凤伟等.核主泵用流体动压密封环复杂形权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种砂轮轴倾斜角度测量方法(57)摘要一种砂轮轴倾斜角度测量方法，属于超精密磨削技术领域，采用一个激光位移传感器、一个光学平晶、一个工件轴、一个砂轮轴。其特征在于，激光位移传感器安装在砂轮轴的前端，其射出光束与砂轮轴的回转轴线平行，光学平晶夹持在工件轴前端中心处且光学平晶与工件轴的回转轴线垂直，转动砂轮轴时激光位移传感器的光斑能够通过光学平晶的中心。激光光斑中心到砂轮轴的回转轴线的距离和光学平晶的半径需要给定；通过测量激光位移传感器距光学平晶中心点和外周边上两点的距离来计算砂轮轴的回转轴线相对于工件轴的回转轴线的倾斜角度。本发明的效果和益处是能够实现砂轮轴的回转轴线相对于工件轴的回转轴线的倾斜角度的高精度测量。CN102944222BCN10294BCN102944222B权利要求书1/1页1.一种砂轮轴倾斜角度测量方法，采用一个激光位移传感器、一个光学平晶、一个工件轴、一个砂轮轴，通过激光位移传感器做非接触式测量，其特征是，激光位移传感器安装在砂轮轴的前端，其射出光束与砂轮轴的回转轴线平行，该激光位移传感器能够绕砂轮轴的回转轴线做回转运动，光学平晶夹持在工件轴前端中心处且光学平晶与工件轴的回转轴线垂直，转动砂轮轴时激光位移传感器的光斑能够通过光学平晶的中心，激光光斑中心到砂轮轴的回转轴线的距离R和光学平晶的半径R0需要给定，测量砂轮轴的回转轴线与工件轴的回转轴线倾斜角度时，工件轴固定不动，砂轮轴带动激光位移传感器转动，依次从光学平晶外周边、光学平晶中心和外周边另一侧选取三点进行测量，砂轮轴的回转轴线的俯仰角α和砂轮轴的回转轴线的侧偏角β由下面方程组解出：hAcosαcosβ-RsinβsinφA-RsinαcosβcosφA＝h0cosβsinφB-sinαsinβcosφB＝0RcosαcosφB-Rd＝0-RsinβsinφB-RsinαcosβcosφB＝h0hCcosαcosβ-RsinβsinφC-RsinαcosβcosφC＝h0其中hA、0和hC分别为依次从光学平晶外周边、光学平晶中心和外周边另一侧选取三点进行测量时激光位移传感器的读数，这三点对应相位角分别为φA、φB和φC，h0为激光位移传感器光斑落在点B时过点B做砂轮轴线垂线所得垂足与光学平晶沿z方向的距离，砂轮轴的回转轴线相对于工件轴的回转轴线的倾斜角度以俯仰角α和侧偏角β表示，定义过砂轮轴的回转轴线上一点O和工件轴的回转轴线的平面为Ω，定义过点O、垂直平面Ω且平行工件轴的回转轴线的平面为Π，α为砂轮轴的回转轴线在平面Π上投影与砂轮轴的回转轴线的夹角，β为砂轮轴的回转轴线在平面Π上投影与过点O且平行工件轴的回转轴线的直线的夹角。2CN102944222B说明书1/4页一种砂轮轴倾斜角度测量方法技术领域[0001]本发明属于超精密磨削技术领域，涉及超精密磨床的砂轮轴倾斜角度测量，特别涉及超精密磨床的砂轮轴相对于工件轴倾斜角度的高精度测量。背景技术[0002]磨削集成电路制造用硅片以及光电晶体基片时，为了减小砂轮与工件间的磨削接触区面积，需要使砂轮轴的回转轴线相对于工件轴的回转轴线倾斜一微小角度；通过微调整砂轮轴的回转轴线和工件轴的回转轴线之间的夹角，可以补偿材料去除的非均匀性以及机床变形，从而提高工件的平整度。利用杯形砂轮端面切入磨削的方法加工核主泵用密封环的平端面、圆锥面等轴对称回转表面时，需要精确设定砂轮回转轴线相对于工件轴的回转轴线的倾斜角度。采用基于二轴联动的杯形砂轮端面切入磨削的方法加工核主泵用等倾波纹面型密封环时，以及采用基于三轴联动的杯形砂轮端面切入磨削的方法加工核主泵用斜波纹面型密封环时，需要精确设定砂轮回转轴线相对于回转工作台的回转轴线的倾斜角度。在磨床上原位测量所磨削的密封环的面形精度时也需要精确测量砂轮轴的回转轴线的倾斜角度。[0003]