專利名稱：高速加工刀柄多尺寸測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，特指一種能同時(shí)測(cè)量高速加工刀柄的多個(gè)主要尺寸裝置。
背景技術(shù)：
高速加工工具系統(tǒng)是高速精密數(shù)控機(jī)床(加工中心)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)特性、動(dòng)態(tài)特性、動(dòng)平衡穩(wěn)定性等直接影響和制約著高速加工的質(zhì)量和效率。
目前廣泛使用的高速加工刀柄采用了與主軸內(nèi)孔錐面和端面同時(shí)貼緊的兩面定位結(jié)構(gòu)，具有工作更可靠、定位精度和靜、動(dòng)態(tài)剛度高，允許轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，在高速加工得到最為廣泛的應(yīng)用，使用范圍幾乎覆蓋所有刀具領(lǐng)域。
由于高速刀柄采用了錐面和端面同時(shí)定位的過(guò)定位結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了其錐面以及相關(guān)的裝卸表面的加工精度要求很高，必須采用專用的測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量。目前高速加工刀柄主要尺寸的專用測(cè)量裝置有兩類，一類是用于檢測(cè)室的氣動(dòng)測(cè)量?jī)x，另一類是用于生產(chǎn)車間的千分表測(cè)量?jī)x。
高速加工刀柄氣動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量精度高，但存在以下缺點(diǎn) (1)需要單獨(dú)配壓力氣源，整體制造成本高。
(2)為了使氣源壓力穩(wěn)定，儀器使用前的校準(zhǔn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)。
(3)目前的高速加工氣動(dòng)測(cè)量?jī)x每次只能測(cè)量單個(gè)尺寸，測(cè)量效率低。
高速加工刀柄千分表測(cè)量?jī)x對(duì)使用環(huán)境的要求不高，制造成本也較低，但其測(cè)量精度偏低，容易造成產(chǎn)品等級(jí)誤判。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種能夠同時(shí)快速準(zhǔn)確測(cè)量高速加工刀柄4個(gè)主要尺寸D1， D2，L5，L6的裝置，解決目前高速加工刀柄在生產(chǎn)和檢驗(yàn)中存在的測(cè)量精度低，測(cè)量效率低的問(wèn)題。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案為基于比較測(cè)量原理，采用高精度電感位移傳感器作為測(cè)量元件，將多個(gè)電感位移傳感器安裝在專用的測(cè)量基座中，通過(guò)誤差轉(zhuǎn)移和尺寸變換機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多尺寸的快速、精確測(cè)量，并可以將測(cè)量導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量。
本發(fā)明所述裝置是由底座、傳感器、大端直徑測(cè)量環(huán)，小端直徑測(cè)量，微調(diào)機(jī)構(gòu)，支承片彈簧，斜面測(cè)量盤桿等主要零部件組成。通過(guò)電感傳感器、導(dǎo)線、數(shù)字式顯示儀、計(jì)算機(jī)以及專業(yè)軟件，可以將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)字式顯示儀連接，由數(shù)字式顯示儀顯示測(cè)量的大小并直接判斷出是否符合要求。測(cè)量數(shù)據(jù)還可以由導(dǎo)線傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存，作為質(zhì)量分析的依據(jù)。
為了提高測(cè)量精度，本發(fā)明采取了兩個(gè)措施(1)采用2個(gè)分辨率達(dá)到0. 01微米的高精度電感位移傳感器，避免了因千分表因測(cè)量精度不夠產(chǎn)生產(chǎn)品等級(jí)誤判。千分表的實(shí)際測(cè)量誤差大約2微米，而高速加工大小端直徑的制造公差4飛微米，這容易造成產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)誤判。
(2)大小端直徑Dl和D2分布采用了兩個(gè)不同的直徑測(cè)量環(huán)。小端直徑測(cè)量環(huán)安裝在一個(gè)支承片彈簧上，保證小端直徑測(cè)量環(huán)4只能在直徑測(cè)量方向上移動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)移了因大端直徑D2的尺寸誤差而產(chǎn)生的小端直徑測(cè)量誤差，提高了測(cè)量精度。
小端直徑測(cè)量環(huán)內(nèi)設(shè)有一個(gè)可調(diào)支承釘，其位置由校準(zhǔn)量規(guī)確定，確保傳感器6 測(cè)量到的變化值就是大端直徑的變化值。
大端直徑測(cè)量環(huán)設(shè)有了 2個(gè)固定支撐釘、一個(gè)壓緊滑柱和一個(gè)傳感器B。2個(gè)固定支撐釘A起到了一個(gè)直角V型塊的作用，確保傳感器B測(cè)量到的變化值就是大端直徑的變化值。
為了提高測(cè)量效率，本發(fā)明采取了兩個(gè)措施(1)在測(cè)量裝置上安裝了 4個(gè)位移傳感器，使得高速加工刀柄的4個(gè)主要尺寸Dl、D2、 L5、L6同時(shí)測(cè)量成為可能。
(2)為了保證高速加工刀柄安裝后能夠同時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量出夾緊斜面位置的尺寸 L5，本發(fā)明采用了尺寸變換機(jī)構(gòu)。通過(guò)測(cè)量斜面滑動(dòng)測(cè)量盤桿9的位置變化即可測(cè)量出夾緊斜面位置的尺寸L5。
尺寸變換機(jī)構(gòu)包括回位彈簧、壓緊彈簧、夾緊斜面測(cè)量盤桿和支承架。高速加工刀柄的自重將壓下壓緊彈簧，迫使斜面測(cè)量盤桿在支承架中的導(dǎo)向孔內(nèi)滑動(dòng)，直到與夾緊斜面接觸，根據(jù)傳感器測(cè)量到的斜面測(cè)量盤桿的位置變化即可以得到夾緊斜面位置的尺寸 L5?，F(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器在高速加工刀柄安裝后還需要通過(guò)人工操作才能完成夾緊斜面位置的尺寸L5的測(cè)量，測(cè)量效率低。
本發(fā)明與現(xiàn)有的高速加工刀柄測(cè)量裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可以同時(shí)測(cè)量高速加工刀柄的主要4個(gè)參數(shù)，使用方便，測(cè)量效率高。
(2)采用高分辨率的電感測(cè)微儀(可達(dá)到0. 01微米)，測(cè)量精度高。
(3)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字式顯示儀顯示，避免了視覺(jué)產(chǎn)生的讀值誤差。
(4)測(cè)量數(shù)據(jù)可以傳送至計(jì)算機(jī)，便于測(cè)量數(shù)據(jù)保存和分析。


圖1為HSK刀柄主要測(cè)量尺寸。
圖2為本發(fā)明測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為圖2的A-A剖面圖。
圖4為圖2的B-B剖面圖。
圖中，1傳感器A，2大端直徑測(cè)量環(huán)，3支承片彈簧，4小端直徑測(cè)量環(huán)，5傳感器B，6高速加工刀柄，7回位彈簧，8壓緊彈簧，9夾緊斜面測(cè)量盤桿，10支承架，11傳感器C，12傳感器D，13端蓋，14底座，15壓緊彈簧，16壓緊滑柱，17固定支承釘A，18固定支承釘B，19可調(diào)支承釘。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所述裝置是由底座14、傳感器Al、傳感器B5、傳感器C11、傳感器D12、大端直徑測(cè)量環(huán)2，小端直徑測(cè)量4，支承片彈簧3，夾緊斜面測(cè)量盤桿9等主要零部件組成。
以HSK63A型號(hào)的刀柄測(cè)量為例，由專業(yè)廠家生產(chǎn)的HSK63A的校準(zhǔn)量規(guī)的4個(gè)尺寸分別為Dl=46. 537 ；D2=48. 010 ；L5=18. 13 ；L6=9. 94本發(fā)明可以同時(shí)對(duì)HSK63A刀柄的4個(gè)主要尺寸D1、D2、L5、L6進(jìn)行測(cè)量并能夠傳送至計(jì)算機(jī)。
如圖2所示，本發(fā)明所述裝置是由底座14、傳感器Al、傳感器B5、傳感器C11、傳感器D12、大端直徑測(cè)量環(huán)2，小端直徑測(cè)量4，支承片彈簧3，夾緊斜面測(cè)量盤桿9等主要零部件組成。
大端直徑測(cè)量環(huán)內(nèi)孔直徑比Dl大0. 5mm,內(nèi)部設(shè)有2個(gè)相互垂直的螺紋孔，內(nèi)裝2 個(gè)固定支撐釘；在其角平分線上設(shè)有一個(gè)螺紋孔，內(nèi)裝一個(gè)螺釘、一個(gè)壓力彈簧和一個(gè)壓緊滑柱16 ；傳感器B5裝在與固定支撐釘A17共線的孔內(nèi)。
小端直徑測(cè)量環(huán)內(nèi)孔直徑比D2大0. 5mm，在與固定支撐釘A17同方向的位置開(kāi)有螺紋孔，內(nèi)部安裝一個(gè)可調(diào)支承釘19，其伸出位置由校準(zhǔn)量規(guī)確定。傳感器D12裝在與固定支撐釘19共線的孔內(nèi)。2個(gè)支承片彈簧3安裝在端蓋面上，小端直徑測(cè)量環(huán)安裝2個(gè)支承片彈簧3上，安裝時(shí)保證片彈簧的預(yù)緊力朝向傳感器19的測(cè)量點(diǎn)，擺動(dòng)方向與固定支撐釘 19方向一致。
尺寸變換機(jī)構(gòu)包括回位彈簧7、壓緊彈簧8、夾緊斜面測(cè)量盤桿9安裝在支承架10 的孔內(nèi)，孔的長(zhǎng)度大于夾緊斜面測(cè)量盤桿的軸徑。夾緊斜面測(cè)量盤桿9的上部小圓盤下安裝回位彈簧7、上部小圓盤上壓緊彈簧8。支承架10安裝在端蓋面上。傳感器Al安裝在蓋面上，穿過(guò)蓋面上孔與夾緊斜面測(cè)量盤桿9的大圓盤底面垂直接觸，測(cè)量斜面測(cè)量盤桿9的位置變化。
傳感器Cll安裝在蓋面上，穿過(guò)蓋面上孔與HSK刀柄6的裝卸面垂直接觸，測(cè)量裝卸面的位置變化。
傳感器Al用于測(cè)量尺寸L5，傳感器B5用于測(cè)量大端尺寸D2，傳感器Cll用于測(cè)量裝卸尺寸L6，傳感器D12用于測(cè)量小端尺寸Dl。
其具體實(shí)施過(guò)程及步驟如下 1、測(cè)量裝置的校準(zhǔn)將HSK校準(zhǔn)量規(guī)放入測(cè)量裝置的大小端直徑測(cè)量環(huán)內(nèi)，由大端直徑測(cè)量環(huán)內(nèi)的壓緊彈簧15和壓緊滑柱16推動(dòng)HSK校準(zhǔn)量規(guī)靠緊在兩個(gè)相相互垂直的固定支承釘A 17和固定支承釘B 18的表面上，完成HSK校準(zhǔn)量規(guī)的裝夾。調(diào)整電感測(cè)微儀，是的每傳感器的輸出值都為0，完成測(cè)量裝置的校準(zhǔn)。
在一批HSK刀柄的測(cè)量中，測(cè)量裝置的校準(zhǔn)過(guò)程只要進(jìn)行一次即可。
2、HSK刀柄的裝夾HSK刀柄的裝夾過(guò)程與HSK校準(zhǔn)量規(guī)的裝夾相同 3、HSK刀柄主要參數(shù)的測(cè)量HSK刀柄的裝夾完成后，數(shù)字式顯示儀將立即同時(shí)顯示4個(gè)傳感器位置變動(dòng)量以及4 個(gè)尺寸的測(cè)量值，并可以在顯示儀上直接顯示并判斷出是否滿足要求，最后將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)。例如傳感器Al測(cè)量到的變動(dòng)量0. 045mm，傳感器B5測(cè)量到的變動(dòng)量0. 0018mm，傳感器Cll 測(cè)量到的變動(dòng)量-0. 022mm，傳感器D12測(cè)量到的變動(dòng)量_0. 0035mm，對(duì)應(yīng)的尺寸測(cè)量值分別為L(zhǎng)5=18. 13+0. 045=18. 175mm ； D2=48. 010+0. 0018=48. 0118mm ； Dl=46. 537-0. 0035=46. 5335mm0
L6=9. 94-0. 022=9. 918mm ；這些測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送到計(jì)算機(jī)中。
4、HSK刀柄的卸下可見(jiàn)本發(fā)明HSK刀柄測(cè)量裝置的測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高。
權(quán)利要求
1.高速加工刀柄多尺寸測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量裝置內(nèi)部安裝了尺寸變換機(jī)構(gòu)、誤差轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)和4個(gè)電感位移傳感器，在高速加工刀柄一次安裝后能夠自動(dòng)完成刀柄4個(gè)主要尺寸的高精度測(cè)量并且測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送到計(jì)算機(jī)中；所述尺寸變換機(jī)構(gòu)包括回位彈簧(7)、壓緊彈簧(8)、夾緊斜面測(cè)量盤桿(9)和支承架(10);所述支承架(10)安裝在端蓋(13)上，夾緊斜面測(cè)量盤桿(9)安裝在支承架(10)的孔內(nèi)，孔的長(zhǎng)度大于夾緊斜面測(cè)量盤桿的軸徑，夾緊斜面測(cè)量盤桿(9)在支承架(10)上的導(dǎo)向孔中上下滑動(dòng)；夾緊斜面測(cè)量盤桿(9)的上部小圓盤下安裝回位彈簧(7)、上部小圓盤上壓緊彈簧(8)向上的滑動(dòng)由受壓的回位彈簧(7)驅(qū)動(dòng)，向下的滑動(dòng)由刀柄重力通過(guò)壓緊彈簧(8)驅(qū)動(dòng)；支承架(10)安裝在端蓋面上；傳感器A(I)安裝在蓋面上，穿過(guò)蓋面上孔與夾緊斜面測(cè)量盤桿(9)的大圓盤底面垂直接觸，測(cè)量斜面測(cè)量盤桿(9)的位置變化；傳感器C(11)安裝在端蓋13上，穿過(guò)端蓋(13)上孔與HSK刀柄(6)的裝卸面垂直接觸，所述誤差轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)由支撐片彈簧(3 (、小端直徑測(cè)量環(huán)(4)和可調(diào)支承釘(19)組成；小端直徑測(cè)量環(huán)(4)安裝在2個(gè)等高的支撐片彈簧(3)，支撐片彈簧(3)安裝在端蓋(13)上； 可調(diào)支承釘B19安裝在小直徑測(cè)量環(huán)4的螺紋孔內(nèi)，孔的軸線與傳感器D (12)軸線重合； 測(cè)量椎體大端直徑Dl和小端直徑D2的傳感器A (5)和傳感器D (12)分別安裝在固定的大端直徑測(cè)量環(huán)(2)和浮動(dòng)的小端直徑測(cè)量環(huán)(4)上；大端直徑測(cè)量環(huán)(2)內(nèi)部設(shè)有2 個(gè)相互垂直的螺紋孔，內(nèi)裝2個(gè)固定支撐釘；在2個(gè)固定支撐釘形成的直角角平分線上設(shè)有一個(gè)螺紋孔，內(nèi)裝一個(gè)螺釘、一個(gè)壓力彈簧和一個(gè)壓緊滑柱(16);傳感器B5裝在與固定支撐釘A (17)共線的孔內(nèi)；小端直徑測(cè)量環(huán)(2)內(nèi)部與固定支撐釘A (17)同方向的位置開(kāi)有螺紋孔，內(nèi)部安裝一個(gè)可調(diào)支承釘B (19)，傳感器D (12)的安裝孔與固定支撐釘B (19) 共線的孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于高速加工刀柄主要參數(shù)的測(cè)量裝置，采用高精度電感位移傳感器作為測(cè)量元件，將多個(gè)電感位移傳感器安裝在專用的測(cè)量基座中，通過(guò)誤差轉(zhuǎn)移和尺寸變換機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多尺寸的快速、精確測(cè)量。通過(guò)電感傳感器、導(dǎo)線、數(shù)字式顯示儀、計(jì)算機(jī)以及專業(yè)軟件，可以將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)字式顯示儀連接，由數(shù)字式顯示儀顯示測(cè)量的大小并直接判斷出是否符合要求。測(cè)量數(shù)據(jù)還可以由導(dǎo)線傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存，作為質(zhì)量分析的依據(jù)。本發(fā)明具有精度精度高，速度快，使用方便，制造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B7/12GK102494600SQ201110366950
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者王樹(shù)林, 王貴成, 郁君劍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)