專利名稱：多功能在機(jī)對刀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)床中切削刀具的定位器具，尤其是數(shù)控機(jī)床中用于確定切削刀具坐標(biāo)參數(shù)的測量器具，屬機(jī)床附件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)械零件的切削加工，是通過切削刀具相對被加工零件位置的變化而實(shí)現(xiàn)的。利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行切削加工時，須事先準(zhǔn)確測量、調(diào)整刀具的位置，輸入坐標(biāo)值，并以此為基礎(chǔ)確定進(jìn)給量等參數(shù)并進(jìn)行編程，然后才可實(shí)現(xiàn)程序控制下的自動切削加工過程，因此，刀具位置的準(zhǔn)確坐標(biāo)值是一切精確加工的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有數(shù)控機(jī)床中，用于測量刀具位置的器具為獨(dú)立的機(jī)外對刀器具，構(gòu)成中除具有對刀部分外，還需配置行走驅(qū)動、傳動等機(jī)構(gòu)，故構(gòu)成復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體積大、造價(jià)高，使用也不方便，為此，有必要研制開發(fā)更為簡便適用的新的測量對刀器具。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述對刀器具的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，測量準(zhǔn)確快速的多功能在機(jī)對刀器。
本實(shí)用新型所稱問題是以如下技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的一種多功能在機(jī)對刀器，構(gòu)成中設(shè)有對刀環(huán)1、對刀器主體2、定位座3以及信號采發(fā)部分，其中，對刀器主體為中空的回轉(zhuǎn)體，其一端的外圓周為直柄，另一端用作固定對刀環(huán)，對刀環(huán)和定位座分別連接于對刀器主體2的頂部和底部；信號采發(fā)部分的絕緣板4位于對刀環(huán)1和對刀器主體2之間，并兼作對刀環(huán)1的安裝臺，使對刀環(huán)和定位座形成模擬開關(guān)K的兩個電極，模擬開關(guān)K與電源E、信號采發(fā)控制器件相串接，所述信號采發(fā)控制器件采用光電耦合器GO。
為防止碰撞，上述多功能在機(jī)對刀器，增設(shè)刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)，所述刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)由浮動盤5、連接棒8、導(dǎo)向柱6、定位柱10和浮動球11組成，其中，浮動盤5位于對刀器主體2的頂部，導(dǎo)向柱6均布于對刀器主體的中空腔室2-2內(nèi)、并環(huán)繞浮動盤的盤軸5-1，盤軸5-1的外圓周上設(shè)有均布的連接棒8，各連接棒8分別位于相應(yīng)導(dǎo)向柱的導(dǎo)向槽6-1中，定位柱10位于盤軸5-1的底部，浮動球11位于定位柱頂部、并與盤軸5-1底端的凹形球面吻接，連接棒和導(dǎo)向槽底之間，浮動球和定位柱之間分別設(shè)有復(fù)位簧9和12，所述絕緣板4固定于浮動盤5的端面上。
為提高對刀精度，上述多功能在機(jī)對刀器，在所述對刀環(huán)1和絕緣板4之間增設(shè)調(diào)整板13，調(diào)整板固定于絕緣板上，其板面上間隔分布水平調(diào)節(jié)頂絲14，對刀環(huán)的外圓周上間隔分布同軸度調(diào)節(jié)頂絲15。
為實(shí)時感知信號，上述多功能在機(jī)對刀器，所述信號采發(fā)部分中增設(shè)發(fā)光二級管G和蜂鳴器F，各發(fā)光二級管G與光電耦合器GO并接、而在空間上間隔固定在對刀主器主體2的外表面上。
為防止裝配誤差，上述多功能在機(jī)對刀器，所述定位座3上設(shè)有定位連接孔3-2，所述對刀器主體2的底部兼作定位柄3’，定位連接孔與定位柄匹配連接，其孔壁上均布頂絲16。
為有效防水防塵，上述多功能在機(jī)對刀器，所述中空腔室2-2底部設(shè)有封蓋17。
上述多功能自動對刀器，所述對刀器主體2的頂部增設(shè)頂蓋，以有利于保護(hù)浮動機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1.以對刀環(huán)的端面為測量面，并通過絕緣板使對刀環(huán)和對刀器主體形成模擬開關(guān)的兩個電極，利用該模擬開關(guān)控制信號采發(fā)電路的通斷，從而提供了一種科學(xué)、簡便、適宜安裝的在機(jī)對刀測量器具；2.可通過定位座方便地裝卡在數(shù)控機(jī)床上，利用數(shù)控機(jī)床的高精度進(jìn)給及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對刀環(huán)與刀具之間的相對位移、檢測、顯示及數(shù)據(jù)的傳送、存儲等，從而省去了配置另外的行走驅(qū)動系統(tǒng)的麻煩，大大簡化了對刀器的結(jié)構(gòu)，相對于機(jī)外對刀器，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)；
3.具有立式、臥式多種安裝使用方式，可適用于數(shù)控銑床、車床、加工中心、車削中心等多種數(shù)控機(jī)加設(shè)施；可采用全自動、半自動或手動等多種對刀方式，適應(yīng)范圍廣；4.增設(shè)的刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了全方位的浮動，可避免對刀環(huán)在測量及安裝中與刀具或機(jī)床之間出現(xiàn)任何方位的剛性碰撞，確保對刀器的安全可靠，并防止損壞刀具；同時，所提供的定位柱和浮動球式定心設(shè)計(jì)解決了對刀環(huán)浮動過程中的復(fù)位精度問題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證了關(guān)鍵部件對刀環(huán)的位置精度；5.增設(shè)調(diào)整板及水平、同軸度調(diào)節(jié)頂絲，方便了對刀環(huán)在安裝使用中平行度、垂直度、同軸度等的調(diào)整，從安裝環(huán)節(jié)確保對刀環(huán)的位置精度要求；6.在自動對刀方式下測量一把刀具所需的平均時間不大于25秒，對刀測量快速準(zhǔn)確，大大縮減了對刀輔助時間，可顯著提高加工效率；7將信號采發(fā)部分中的電源、線路板等安裝在對刀器主體的空心腔室中，使本實(shí)用新型更具結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，并方便了電器元件之間的電連接；8.增設(shè)的發(fā)光二級管和蜂鳴器可及時對觸發(fā)信號進(jìn)行聲光提示，方便了對刀測量過程中對信號的捕捉和觀察；綜上，本實(shí)用新型定位精度高，功能強(qiáng)大，安裝使用方便，測量快速準(zhǔn)確，性價(jià)比較高，極具使用價(jià)值和推廣前景，適宜作為數(shù)控機(jī)床刀具的在機(jī)測量器具使用。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中導(dǎo)向柱側(cè)剖面圖(未按比例畫)；圖3是定位座結(jié)構(gòu)圖(未按比例畫)；圖4是調(diào)整板俯視圖；圖5是信號采發(fā)電原理圖；圖6是用于車床類機(jī)加時的使用狀態(tài)參考圖；圖7是用于銑床或加工中心時的使用狀態(tài)參考圖；具體實(shí)施方式
參閱圖1、3、6、7，對刀環(huán)1為盤狀體，其端面和外圓周面為測量表面。對刀器主體2為回轉(zhuǎn)體，定位座3定位安裝于對刀器主體的底部，銑床或加工中心使用時可通過定位座3將本實(shí)用新型安裝固定在機(jī)床工作臺上；車床類機(jī)加時對刀器主體的外圓周兼作了定位柄，如圖6中所示的定位柄3’，定位柄3’直接裝卡在機(jī)床主軸的卡盤中。
參閱圖1、5，信號采發(fā)部分中的絕緣板4為圓環(huán)板，位于對刀環(huán)1和對刀器主體2之間，并固定于對刀器主體2的頂部，成為對刀環(huán)1的安裝臺，并使對刀環(huán)和定位座(或?qū)Φ镀髦黧w)因此而形成模擬開關(guān)K的兩個電極，以控制信號采發(fā)電路的通斷。
參閱圖1、2，對刀環(huán)1是關(guān)鍵部件，可采用高硬度、高耐磨的特種工具剛制作。其端面和外圓周面由于為測量面，故位置精確度及表面粗糙度等要求很高。為防止對刀環(huán)在測量、安裝過程中與刀具及機(jī)床的接觸碰撞而使其位置精確度出現(xiàn)偏差，本實(shí)用新型中增設(shè)了刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)中的浮動盤5設(shè)置在對刀器主體2的頂部，浮動盤的盤軸5-1通過沿盤軸外圓周面均布的連接棒8和復(fù)位簧9浮動支承在環(huán)繞盤軸的導(dǎo)向柱6中，連接棒8和導(dǎo)向柱6的數(shù)目對應(yīng)，圖示實(shí)施例為3個，每一連接棒8的一端固定在盤軸5-1底部的外圓周上，另一端插入導(dǎo)向柱的導(dǎo)向槽6-1中，復(fù)位簧9用于復(fù)位。定位柱10頂部的浮動球11通過軸套19套裝在定位柱10上，浮動球在復(fù)位簧12的作用下與盤軸5-1底端的凹形球面相接觸。此種三維浮動定心機(jī)構(gòu)可全方位避免對刀環(huán)與刀具等之間在任何方向、任何部位相接觸時發(fā)生剛性碰撞，并確保對刀環(huán)精確復(fù)位。增設(shè)刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)后，絕緣板4相應(yīng)固定于浮動盤5的端面上。
參閱圖1、6、7，對刀環(huán)的端面和外圓周表面由于為測量面，故相對定位座3或定位柄3’的平行度、垂直度要求很高。為在安裝時確保其位置精度并方便調(diào)整，在對刀環(huán)1和絕緣板4之間增設(shè)了調(diào)整板13，調(diào)整板通過3個連接螺釘20固定在絕緣板上，其板面上均布3個水平調(diào)節(jié)頂絲14，旋擰某一調(diào)節(jié)頂絲14時可使調(diào)整板的板面出現(xiàn)輕微傾斜，從而可調(diào)整對刀環(huán)相對定位座3或定位柄3’的平行度、垂直度。調(diào)整時先稍微松開連接螺釘20，調(diào)整完畢通過連接螺釘固定調(diào)整位置。同理，旋擰對刀環(huán)2外圓周上間隔分布的同軸度調(diào)節(jié)頂絲15時可調(diào)節(jié)對刀環(huán)相對支承軸5-1的同軸度，控制對刀環(huán)外圓周表面的徑向跳動誤差量。
仍參閱圖1、5，信號采發(fā)部分中增設(shè)發(fā)光二級管G，其數(shù)量可為4～6個，4個發(fā)光二級管G對稱分布在對刀器主體2外表面上的安裝孔中，發(fā)光二級管G與蜂鳴器F由模擬開關(guān)K控制。電源E和線路板X(圖1中21為線路板)可安裝于中空腔室2-2的下方，通信電纜T可由室壁上的連接口2-3引出，中空腔室底部的封蓋17用于防水、防塵。為防止強(qiáng)電磁干擾，接口所用通信電纜為屏蔽電纜。
信號采發(fā)控制器件采用光電耦合器GO，通過模擬開關(guān)K使光耦器件通電，其光敏三極管部分相應(yīng)接通，將接通信號傳輸給數(shù)控系統(tǒng)。采用光電耦合器可減少電路相互之間的干擾。
參閱圖1、3，當(dāng)定位座通過其上的定位連接孔3-2與對刀器主體2底部的定位柄3’定位連接時，可通過孔壁上均布的頂絲16予以固定。此時，定位柄3’的底平面應(yīng)與定位連接孔3-2的底平面相接觸，以確保平行度。圖3中的3-1為固定定位座3的連接螺孔。
參閱圖6、7，在圖6所示臥式使用方式中，定位柄3’卡裝在數(shù)控車床或車削中心的主軸的卡盤上，可利用數(shù)控機(jī)床高精度的縱、橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)使刀架上的刀具D靠近對刀環(huán)并與對刀環(huán)的各測量表面相接觸；圖7所示為立式使用方式，此時定位座3安裝在數(shù)控銑床或加工中心的工作臺上，可利用數(shù)控銑床等高精度的升降及縱、橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)使對刀環(huán)的測量表面與主軸上的刀具D相接觸。
仍參閱圖6、7，刀具D與對刀環(huán)1相接觸時，對刀環(huán)和定位座或柄形成閉合回路，信號采發(fā)控制電路發(fā)出一觸發(fā)信號，通信電纜T將觸發(fā)信號傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)記錄下此時的坐標(biāo)值，經(jīng)換算，便可獲得刀具長度、半徑，刀尖圓弧半徑及其在X、Z向的補(bǔ)償值等測量數(shù)據(jù)。
對于具有信號輸入接口的數(shù)控銑床或加工中心而言，通信電纜可將觸發(fā)信號通過輸入接口傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全自動對刀；對于沒有輸入接口的數(shù)控車床或車削中心而言，可在聲光元件提示下通過人工方式記下此時的坐標(biāo)值，經(jīng)過機(jī)床或計(jì)算機(jī)的簡單計(jì)算獲得上述數(shù)據(jù)，此乃手動對刀方式。
在加工中心或數(shù)控銑床上采用全自動對刀方式測量刀具時，應(yīng)先用標(biāo)準(zhǔn)棒或測頭確定對刀環(huán)的中心坐標(biāo)值X、Y、Z，再用刀具沿X或Y方向依次低速接觸對刀環(huán)直徑方向兩端的圓柱形表面，獲得兩個點(diǎn)的坐標(biāo)值，經(jīng)過計(jì)算確定刀具半徑值，最后用刀具沿Z方向低速接觸對刀環(huán)的頂端表面，與標(biāo)準(zhǔn)棒或測頭對比確定刀具長度值。
在數(shù)控車床或車削中心上采用手動對刀方式測量刀具時，由于在卡盤上裝夾對刀器柄部時，難免出現(xiàn)對刀器與車床主軸的同軸度誤差和垂直度誤差，這將嚴(yán)重影響車刀的測量精度。為此，可采用四點(diǎn)測量法提高測量精度。具體為在機(jī)床上裝夾好對刀器，將機(jī)床置于手動狀態(tài)，讓待測車刀沿X方向以步進(jìn)方式接觸對刀環(huán)表面，對刀器發(fā)出聲光提示時記錄下此時的X坐標(biāo)，將刀具后退一小段距離，主軸順(逆)時針依次旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°，每次均重復(fù)上述操作，這樣可得到四個X坐標(biāo)值，求其平均值并與對刀環(huán)直徑比較可得待測車刀的X方向數(shù)據(jù)。同理可得車刀Z方向數(shù)據(jù)。該方法可大幅度提高在機(jī)對刀的測量精度，即便在同軸度為φ1mm，測量精度仍然能達(dá)到0.01mm。
本實(shí)用新型在不影響加工的前提下可長期安裝在工作臺的一角，外面罩上防護(hù)罩，需測量刀具時取下防護(hù)罩即可使用。
權(quán)利要求1.一種多功能在機(jī)對刀器，其特征在于，構(gòu)成中設(shè)有對刀環(huán)[1]、對刀器主體[2]、定位座[3]以及信號采發(fā)部分，其中，對刀器主體[2]為中空的回轉(zhuǎn)體，其一端的外圓周為直柄，另一端用作固定對刀環(huán)，對刀環(huán)和定位座分別連接于對刀器主體[2]的頂部和底部；信號采發(fā)部分的絕緣板[4]位于對刀環(huán)[1]和對刀器主體[2]之間、并兼作對刀環(huán)[1]的安裝臺，使對刀環(huán)和定位座形成模擬開關(guān)K的兩個電極，模擬開關(guān)K與電源E、信號采發(fā)控制器件相串接，所述信號采發(fā)控制器件采用光電耦合器GO。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能在機(jī)對刀器，其特征在于，構(gòu)成中增設(shè)刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)，所述刀環(huán)浮動定心機(jī)構(gòu)由浮動盤[5]、連接棒[8]、導(dǎo)向柱[6]、定位柱[10]和浮動球[11]組成，其中，浮動盤[5]位于對刀器主體[2]的頂部，導(dǎo)向柱[6]均布于對刀器主體的中空腔室[2-2]內(nèi)、并環(huán)繞浮動盤的盤軸[5-1]，盤軸[5-1]的外圓周上設(shè)有均布的連接棒[8]，各連接棒[8]分別位于相應(yīng)導(dǎo)向柱的導(dǎo)向槽[6-1]中，定位柱[10]位于盤軸[5-1]的底部，浮動球[11]位于定位柱頂部、并與盤軸[5-1]底端的凹形球面吻接，連接棒和導(dǎo)向槽底之間，浮動球和定位柱之間分別設(shè)有復(fù)位簧[9]和[12]，所述絕緣板[4]固定于浮動盤[5]的端面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能在機(jī)對刀器，其特征在于，在所述對刀環(huán)[1]和絕緣板[4]之間增設(shè)調(diào)整板[13]，調(diào)整板固定于絕緣板上，其板面上間隔分布水平調(diào)節(jié)頂絲[14]，對刀環(huán)的外圓周上間隔分布同軸度調(diào)節(jié)頂絲[15]。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能在機(jī)對刀器，其特征在于，所述信號采發(fā)部分中增設(shè)發(fā)光二級管G和蜂鳴器F，各發(fā)光二級管G與光電耦合器GO并接、而在空間上間隔固定在對刀主器主體[2]的外表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能在機(jī)對刀器，其特征在于，所述定位座[3]上設(shè)有定位連接孔[3-2]，所述對刀器主體[2]的底部兼作定位柄[3’]，定位連接孔與定位柄匹配連接，其孔壁上均布頂絲[16]。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能在機(jī)對刀器，其特征在于，所述中空腔室[2-2]底部設(shè)有封蓋[17]。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能自動對刀器，其特征在于，所述對刀器主體[2]的頂部增設(shè)頂蓋。
專利摘要一種多功能在機(jī)對刀器，屬機(jī)床附件技術(shù)領(lǐng)域，用于解決刀具參數(shù)的在機(jī)測量問題。其技術(shù)方案是，構(gòu)成中設(shè)有對刀環(huán)、對刀器主體、定位座以及信號采發(fā)部分，其中，對刀環(huán)和定位座分別連接于對刀器主體的頂部和底部，信號采發(fā)部分的絕緣板位于對刀環(huán)和對刀器主體之間，并兼作對刀環(huán)的安裝臺，對刀環(huán)和定位座形成模擬開關(guān)K，模擬開關(guān)K控制信號采發(fā)電路的通斷。本實(shí)用新型定位精度高，功能強(qiáng)大，安裝使用方便，測量快速準(zhǔn)確，性價(jià)比適中，極具使用價(jià)值和推廣前景，適宜作為數(shù)控機(jī)床刀具的在機(jī)測量器具使用。
文檔編號B23Q17/22GK2625105SQ0325800
公開日2004年7月14日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者劉利劍, 梁江華 申請人:河北科技大學(xué)