组合式机械对刀仪的制作方法

本发明涉及一种对刀仪，特别涉及一种组合式机械对刀仪。

背景技术：

一个零件在数控机床等设备上，需要进行装卸、刀具调整等辅助工作，而刀具的调整将花费大量的精力和时间，且效率并不高。有统计资料显示，一个零件的加工，纯机动的时间占到总时间的55%左右，而前期的辅助时间占了将近45%的时间，由此可见前期辅助工作消耗大量时间。提高对刀仪对刀的速度可有效降低刀具的调整时间，从而缩短了整个零件的加工周期。

对刀仪常用于数控机床加工零件前基准的定位，生产使用频率较高。随着技术的发展，也出现了类似自动对刀辅助仪器，极大的推动整个加工产业链快速发展。但由于自动对刀仪造价过高，极大的限制了其在该领域的推广。在生产自动化程度不高的企业和学校，依然使用传统对刀仪进行对刀。由于价格便宜，使用方便易懂，适用范围广，这种传统的对刀仪几乎占到整个市场70%左右的份额。

在数控铣床、加工中心机床上使用频率较多的对刀仪是传统的手动对刀仪，从结构上可将手动对刀仪分为机械式对刀仪和光电式对刀仪，机械式对刀仪通常采用刻度、表盘式读数，也可以演变为数显读数方式；光电式对刀仪是利用声、光等介质作为信号传递方式；两者的读数方式不同，但是对刀仪的底面接触范围（底面形状为圆形，尺寸范围40～50mm）大致相同，能满足大多数零件的对刀需求。

随着加工技术的不断发展，加工方式从传统的多工序统一加工（一台数控机床完成多个工序加工），到现在的多工序按加工内容分流程加工（普通机床完成一部分简单工序加工，数控机床完成复杂工序加工），零件的加工得到合理分配，降低了加工的成本。这也导致在数控机床上加工的零件不再是一个完整的毛坯，而是一个半成品零件。这样的零件基准的定位通常不在上表面，而是某一处凹槽内平面或阶梯面上。这时传统的手动对刀仪在使用时会存在如下问题：

1）对刀仪底面接触面积大，无法放入槽的内部，很难完成型腔基准的Z轴定位，必须借助对刀块进行对刀，对刀效率低，且容易产生刀具和对刀块碰撞的危险。

2）由于手动对刀仪的读数是在侧面，即使能放入槽内，读数也会位于凹槽内，被凹槽遮挡，影响读数。

3）在阶梯面上对刀时，对刀仪底面接触面过大会影响水平的放置，从而影响测量误差。

4）传统的机械式对刀仪采用百分表读数方式，受到百分表体积的限制，无法做到轻巧型，使用较为笨拙；小型百分表制造成本较高，影响了整个对刀仪整体价格，性价比不高；百分表易损坏，且损坏后难更换；百分表每次转动一圈可回到零点位置，操作员在使用时容易造成多转动一圈的情况。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种既可以在零件上表面使用又可以在型腔面使用的组合式机械对刀仪，该组合式机械对刀仪是根据对刀仪上下两个基准面的定位原理进行设计，采用基准刻度定位，读数直观易懂，操作更方便，打破了传统对刀仪过于依赖百分表的使用方式，是一种全新的设计。

解决上述技术问题的技术方案是：一种组合式机械对刀仪，包括圆环封盖、端盖、导向销、基座本体、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ、用于对零件台阶、凹槽或较小基准面进行对刀的测量柱Ⅰ和用于对零件表面或较大基准面进行对刀的测量柱Ⅱ；

所述的基座本体上部开有测量柱纵向安装槽，测量柱Ⅰ是由小直径圆柱和大直径圆柱构成，测量柱Ⅰ竖直安装在测量柱纵向安装槽内，弹簧Ⅰ安装在测量柱Ⅰ与测量柱纵向安装槽之间，测量柱纵向安装槽的上端开口通过螺纹与圆环封盖连接，测量柱Ⅰ的小直径圆柱从圆环封盖伸出，圆环封盖下端面与测量柱Ⅰ的大直径圆柱的上端面接触，导向销安装在测量柱上安装槽的侧壁上，导向柱一端的端面与测量柱Ⅰ上开有的导向槽内壁贴合，所述的基座本体的测量柱纵向安装槽上设置有开口槽Ⅰ，开口槽Ⅰ边缘设置有外刻度盘Ⅰ，位于开口槽Ⅰ处的测量柱Ⅰ上设置有与外刻度盘Ⅰ配合指示终点的内刻度盘Ⅰ；测量柱Ⅰ上端面与基座本体底端面平行，

所述的基座本体的中部开有测量柱横向安装槽，测量柱纵向安装槽位于测量柱横向安装槽的上方，测量柱Ⅱ是由小圆柱体和大长方体构成，测量柱Ⅱ水平安装在测量柱横向安装槽内，弹簧Ⅱ安装在测量柱Ⅱ与测量柱横向安装槽之间，测量柱横向安装槽的开口通过端盖密封，测量柱Ⅱ的小圆柱体从端盖穿出，端盖与测量柱Ⅱ的大长方体端面接触，所述的基座本体的测量柱横向安装槽上设置有开口槽Ⅱ，开口槽Ⅱ边缘设置有外刻度盘Ⅱ，位于开口槽Ⅱ处的测量柱Ⅱ上设置有与外刻度盘Ⅱ配合指示终点的内刻度盘Ⅱ；所述的基座本体右侧设置有其端面与测量柱Ⅱ端面平行的凸台。

测量柱Ⅰ上端面与基座本体底端面之间的距离L1大于测量柱Ⅱ端面与基座本体凸台端面之间的距离L2。

所述的外刻度盘Ⅰ、外刻度盘Ⅱ和内刻度盘Ⅰ、内刻度盘Ⅱ上均设置有多条短横线和一条表示零点的长横线，对刀终点时，外刻度盘Ⅰ和内刻度盘Ⅰ上的长横线处于对齐状态，短横线处于错开状态，外刻度盘Ⅱ和内刻度盘Ⅱ上的长横线处于对齐状态，短横线处于错开状态。

所述的圆环封盖上端面设置有便于旋转的凹槽。

该组合式机械对刀仪还包括有用于旋转圆环封盖的外卡旋钮，外卡旋钮是扁圆柱体，外卡旋钮下端开有测量柱凹槽和与圆环封盖凹槽配合的旋钮凸起，外卡旋钮上端设置有手柄。

所述的测量柱Ⅰ的大直径圆柱底端还开有弹簧安装槽Ⅰ，弹簧Ⅰ上部位于弹簧安装槽Ⅰ内，测量柱Ⅱ的大长方体右侧开有弹簧安装槽Ⅱ，弹簧Ⅱ一端位于弹簧安装槽Ⅱ内。

由于采用上述结构，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明是采用高度方向机械对刀仪和端面方向机械对刀仪集成一体的组合式机械对刀仪。集成的高度方向机械对刀仪（即由测量柱Ⅰ等部件构成），可以对台阶、凹槽等较小基准面进行对刀。集成的端面方向机械对刀仪（即由测量柱Ⅱ等部件构成），可以对零件表面或较大基准面进行对刀。

2.组合式机械对刀仪上利用测量柱和基座本体相对的端面做为基准面进行高度的定位，采用滑动结构进行刻度设计，即采用刻度式读数方式，读数直观，不易出错。由于采用刻度显示功能，省略了百分表，对刀仪的大小不受百分表体积的限制，体积更小。

3.机械对刀仪具有耐脏，耐污等特点，可适应各种恶劣环境。

4.组合式机械对刀仪拆装方便，便于清洗。

下面，结合附图和实施例对本发明之组合式机械对刀仪的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之组合式机械对刀仪仰视图。

图2：本发明之组合式机械对刀仪主视图。

图3：本发明之组合式机械对刀仪左视图。

图4：本发明之组合式机械对刀仪俯视图。

图5：图3的B-B剖视图。

图6：图2的A-A剖视图。

图7：图2的C-C剖视图。

图8：本发明之外卡旋钮仰视图。

图9：本发明之外卡旋钮主视图。

图10：本发明之外卡旋钮俯视图。

图11：本发明对刀工作开始前示意图（在零件凹槽内进行对刀）。

图12：本发明对刀工作结束时示意图（在零件凹槽内进行对刀）。

图13：本发明对刀工作开始前示意图（在零件表面进行对刀）。

图14：本发明对刀工作结束时示意图（在零件表面进行对刀）。

图中：1-测量柱Ⅰ，101-小直径圆柱，102-大直径圆柱，103-弹簧安装槽Ⅰ，104-导向槽，2-圆环封盖，21-凹槽，3-弹簧Ⅰ，4-基座本体，41-开口槽Ⅰ，42-开口槽Ⅱ，43-测量柱纵向安装槽，44-测量柱横向安装槽，401-底端面，402-凸台，5-弹簧Ⅱ，6-端盖，7-测量柱Ⅱ，71-小圆柱体，72-大长方体，73-弹簧安装槽Ⅱ，8-固定螺钉，9-导向销，10-内刻度盘Ⅰ，11-外刻度盘Ⅰ，12-侧面端盖，13-外刻度盘Ⅱ，14-内刻度盘Ⅱ，15-侧面固定螺钉，16-外卡旋钮，161-测量柱凹槽，162-旋钮凸起，163-手柄。

P1-刀具，P2-零件，P3-基准面。

具体实施方式

实施例1：一种组合式机械对刀仪，如图1-图7所示，由两组机械对刀仪组成，即高度方向机械对刀仪一和端面方向机械对刀仪二，包括圆环封盖2、端盖6、导向销9、基座本体4、弹簧Ⅰ3、弹簧Ⅱ5、用于对零件台阶、凹槽或较小基准面进行对刀的测量柱Ⅰ1和用于对零件表面或较大基准面进行对刀的测量柱Ⅱ7；

高度方向机械对刀仪一的具体结构：所述的基座本体4上部开有测量柱纵向安装槽43，测量柱Ⅰ1是由小直径圆柱101和大直径圆柱102构成，测量柱Ⅰ1竖直安装在测量柱纵向安装槽内，弹簧Ⅰ3安装在测量柱Ⅰ与测量柱纵向安装槽之间，测量柱纵向安装槽的上端开口通过螺纹与圆环封盖2连接，测量柱Ⅰ1的小直径圆柱从圆环封盖2伸出，圆环封盖下端面与测量柱Ⅰ1的大直径圆柱的上端面接触。即测量柱Ⅰ1的小直径圆柱与圆环封盖2采用间隙配合（间隙量允许在0.8～0.12mm之间），通过圆环封盖2可调节测量柱Ⅰ1的伸缩量，同时也起到密封的作用。在外力和弹簧5的作用下，测量柱Ⅰ1在基座本体4的测量柱纵向安装槽43内可实现上下移动。导向销9安装在测量柱上安装槽的两侧侧壁上，导向柱一端的端面与测量柱Ⅰ上开有的导向槽104内壁贴合，使测量柱Ⅰ1只能垂直上下移动。所述的基座本体4的测量柱纵向安装槽上设置有开口槽Ⅰ41，开口槽Ⅰ边缘设置有外刻度盘Ⅰ11，位于开口槽Ⅰ处的测量柱Ⅰ1上设置有与外刻度盘Ⅰ配合指示终点的内刻度盘Ⅰ10；外刻度盘Ⅰ11和内刻度盘Ⅰ10上的的刻度一一对应。测量柱Ⅰ1上端面与基座本体底端面401平行。

端面方向机械对刀仪二的具体结构：所述的基座本体4的中部开有测量柱横向安装槽44，测量柱纵向安装槽43位于测量柱横向安装槽44的上方，测量柱Ⅱ7是由小圆柱体71和大长方体72构成，测量柱Ⅱ7水平安装在测量柱横向安装槽内，利用测量柱Ⅱ7大长方体72的四边形四个角与基座本体4的测量柱横向安装槽44间隙配合，起到垂直导向作用。弹簧Ⅱ5安装在测量柱Ⅱ与测量柱横向安装槽之间，测量柱横向安装槽的开口通过端盖6密封，端盖6采用固定螺钉8与基座本体4固定，测量柱Ⅱ的小圆柱体从端盖6穿出，端盖6与测量柱Ⅱ7的大长方体端面接触，所述的基座本体4的测量柱横向安装槽上设置有开口槽Ⅱ42，开口槽Ⅱ边缘设置有外刻度盘Ⅱ13，位于开口槽Ⅱ处的测量柱Ⅱ上设置有与外刻度盘Ⅱ配合指示终点的内刻度盘Ⅱ14，外刻度盘Ⅱ13和内刻度盘Ⅱ14上的的刻度一一对应。所述的基座本体右侧设置有其端面与测量柱Ⅱ端面平行的凸台402。

本实施例中，测量柱横向安装槽44开设在基座本体4上，然后采用侧面固定螺钉15将侧面端盖12固定在测量柱横向安装槽44一侧，开口槽Ⅱ42设置在侧面端盖12上。作为一种变换，所述的侧面端盖12可以与基座本体一体成型。

本实施例中，测量柱Ⅰ上端面与基座本体底端面之间的距离L1大于测量柱Ⅱ端面与基座本体凸台端面之间的距离L2。所述的外刻度盘Ⅰ11、外刻度盘Ⅱ13和内刻度盘Ⅰ10、内刻度盘Ⅱ14上均设置有多条短横线和一条表示零点的长横线，对刀终点时，外刻度盘Ⅰ和内刻度盘Ⅰ上的长横线处于对齐状态，短横线处于错开状态，外刻度盘Ⅱ和内刻度盘Ⅱ上的长横线处于对齐状态，短横线处于错开状态。所述的圆环封盖2上端面设置有便于旋转的凹槽21。所述的测量柱Ⅰ的大直径圆柱底端还开有弹簧安装槽Ⅰ103，弹簧Ⅰ3上部位于弹簧安装槽Ⅰ内，测量柱Ⅱ的大长方体右侧开有弹簧安装槽Ⅱ73，弹簧Ⅱ5一端位于弹簧安装槽Ⅱ内。

本实施例中，该组合式机械对刀仪还包括有用于旋转圆环封盖2的外卡旋钮16，外卡旋钮是扁圆柱体，外卡旋钮下端开有测量柱凹槽161和与圆环封盖凹槽21配合的旋钮凸起162，外卡旋钮上端设置有手柄163。作为一种变换，所述的圆环封盖2上端面设置的便于旋转的凹槽21可变化成凸起，相应的外卡旋钮16的旋钮凸起162可变化成旋钮凹槽。

作为本实施例的一种变换，所述的端盖6也可以是通过螺纹连接固定在测量柱横向安装槽的开口处，对测量柱Ⅱ7进行限位固定。采用此结构，具有可以调节测量柱Ⅱ7伸缩的功能。

本发明的基本原理及对刀的工作过程：

组合式机械对刀仪由高度方向机械对刀仪一和端面方向机械对刀仪二组成，两者使用方法大致相同，应用场合不同。因此需要对这两种对刀仪的原理及对刀过程进行分开说明。

高度方向机械对刀仪一基本原理：设定高度方向机械对刀仪对刀基准高度为50mm，那么所设计的测量柱Ⅰ1顶面基准到刻度零点的距离为标准值10mm，基座本体4的底端面到刻度零点的距离为标准值40mm。当测量柱Ⅰ1侧面零点刻度与基座本体4的零点刻度对齐，就是标准的50mm高度值。

高度方向机械对刀仪的工作方式：在使用前先将外卡旋钮16（如图8-图10所示）放入圆环封盖2顶部两处凹槽部分，对齐下压，通过顺时针或逆时针的旋转，可调节测量柱Ⅰ的上下移动。调节后的测量柱Ⅰ1零点刻度略高于基座本体4的零点刻度，设置一个可移动的区间。使用时，将高度方向机械对刀仪放在零件凹槽基准面上，如图11所示，然后移动刀具到测量柱Ⅰ1的顶面上端处，旋转数控机床手轮Z轴，使刀具向下移动并接触测量柱Ⅰ1顶面，并继续向下缓慢移动，通过手轮Z轴的微调，使测量柱Ⅰ1的内刻度盘Ⅰ10零点刻度位置与基座本体4的外刻度盘Ⅰ11零点刻度位置完全对齐后（测量柱Ⅰ1的内刻度盘Ⅰ10零点刻度为长横线，基座本体4的外刻度盘Ⅰ11零点刻度为两侧长横线，并标注有0刻度，当零点刻度对齐为一条水平线后，短横线保持错开状态），如图12所示，记下当前坐标值输入机床Z值（即G54坐标），并减去对刀仪高度（即50mm）。

端面方向机械对刀仪二基本原理：设定端面方向机械对刀仪对刀基准高度为30mm，所设计的测量柱Ⅱ7顶面基准到刻度零点的距离为标准值10mm，基座本体4的侧基准平面（即凸台402端面）到外刻度盘Ⅱ13零点刻度的距离为标准值20mm。当测量柱Ⅱ7侧面零点刻度与基座本体4的外刻度盘Ⅱ13零点刻度对齐，就是标准的30mm高度值。

端面方向机械对刀仪的工作方式：在使用前先将端盖6上的固定螺钉8拧紧。端盖6不可调节，因此在端盖6固定后，测量柱Ⅱ7上的零点刻度略高于基座本体4的外刻度盘Ⅱ13零点刻度，设置一个可移动的区间（约1mm）。

使用时，将端面方向机械对刀仪放在零件基准面上，如图13所示，然后移动刀具到测量柱Ⅱ7的顶面上端处，旋转数控机床手轮Z轴，使刀具向下移动并接触测量柱Ⅱ7顶面，并继续向下缓慢移动，通过手轮Z轴的微调，使测量柱Ⅱ7的内刻度盘Ⅱ14零点刻度位置与基座本体4的外刻度盘Ⅱ13零点刻度位置完全对齐后（测量柱Ⅱ7的内刻度盘Ⅱ14零点刻度为长横线，基座本体4的外刻度盘Ⅱ13零点刻度为两侧长横线，并标注有0刻度，当零点刻度对齐为一条水平线后，短横线保持错开状态），如图14所示，记下当前坐标值输入机床Z值（即G54坐标），并减去对刀仪高度（即30mm）。