一种具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄及测振方法与流程

本发明涉及光纤激光测振领域，具体涉及一种用于测量数控机床各个部位振动以及主轴内部振动的一种具有激光测振功能的刀柄。

技术背景

数控机床是制造业的工作母机，以数控机床为代表的先进装备制造业是衡量国家工业现代化的重要标志之一。随着我国工业技术的发展、生产规模扩大以及市场对数控机床加工成品精度要求的不断提高，作为加工各种机械设备的工业母机—数控机床，其相应的精度要求也在逐步的提高。然而，高档数控机床振动及控制一直是世界各国机床业面临的重要难题之一。振动不仅会阻碍机床加工效率的提高，影响加工精度，而且还有可能在已加工表面上留下振纹，增大零件表面粗糙度，加剧金属表面层的冷硬化，振动还会使刀具的耐用度急剧下降，甚至导致刀刃的崩坏。

主轴作为数控机床的核心部件，其动态性能直接影响到机床的加工精度，然而现有的主轴振动测量方式，主要通过电涡流位移传感器或加速度传感器等来实现，在测振精度和测试频率范围都受到不同程度的影响，特别是上述测振方式都无法测试主轴系统的内部振动，无法帮助工程师有效排除、解决主轴系统内部部件，如拉刀机构、主轴轴承、编码器的振动故障。另外，现有的针对数控机床各个部位的振动测试方案，一般都需要人工不断地调整测点位置，导致测试效率低下，特别是对于大尺寸的龙门数控机床，还需借助梯子、吊车等辅助设备进行加速度传感器或电涡流位移传感器的测点布置，对操作人员存在潜在的安全隐患。在中国制造2025以及我国大力发展装备制造业的背景之下，数控机床生产企业和质监部门迫切需要一种能够实现精密测量、便携性高、通用性强的具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄及其测振方法。

本发明的技术方案是：

一种具有激光测振功能的数控机床主轴刀柄，包括方向旋钮内设置的下反射块，所述下反射块固定在旋转轴上，旋转轴的外侧设置角度旋钮；方向旋钮的上方设置刻度盘；方向旋钮通过大轴承与中部框架转动连接；所述中部框架径向设置可拆卸的中反射块，所述中反射块通过入射孔的螺纹及外部螺母固定；中反射块的反射面位于入射孔前方；所述中部框架上方为外壳，所述外壳的上方设置上反射块；所述上反射块的一端与反射架轴接；上反射块的背部设置滑槽，滑杆一端插入所述滑槽内，另外一端与穿过反射架的角度调整杆轴接；所述角度调整杆的下端与固定在方向旋钮上的锥度旋钮螺纹连接；所述反射架还与高度调整杆的上端固定，高度调整杆的下端设置齿条，所述齿条与设置在方向旋钮上的齿轮啮合，所述齿轮与高度旋钮同轴固定；所述方向旋钮下端设置固定块。

所述外壳包括上下连接的两部分，上部分的锥度为1：10，下部分的锥度为7：24。

本发明进一步公开了所述的数控机床主轴刀柄的测振方法，测量机床各个部位的振动时包括以下步骤：

步骤1：将刀柄装上数控机床的主轴孔；将中反射块装进激光入射孔处，并用螺母将其固定住；

步骤2：将激光发射器装到入射孔的螺纹处；

步骤3：通过调整方向旋钮将激光反射到所需要的方位；

步骤4：通过调整角度旋钮使下反射块旋转，将激光反射到需要测量的位置；

步骤5：记录下各个旋钮上的刻度，方便下次进行同个部位的测量；

测量主轴内部振动时包括以下步骤：

步骤1：将刀柄装上数控机床的主轴孔，并通过固定块将方向旋钮固定在操作台上；

步骤2：调整角度旋钮使反射激光通过方向旋钮的中心孔中；

步骤3：调整锥度旋钮，使射到主轴壁上的激光反射回来；

步骤4：调整激光测量主轴的内部不同位置的震动；

步骤5：启动主轴，开始测量振动；

步骤6：调整高度旋钮可以调整激光测量主轴的内部不同深度的震动。

本发明的优点是：本发明提供的激光测振功能的数控机床主轴刀柄，使用时可以将激光反射到要测量的部位以及主轴内部，实现了主轴免拆卸的精度测量，且适用于现在大多数主流的数控机床主轴孔，本发明填补了现在数控机床主轴免拆卸测量的空白。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3中反射块的结构示意图；

图4为上反射块的结构示意图；

图5为上反射块部位的局部放大图；

图中，1、伸缩杆；2、外壳；3、入射孔；4、方向旋钮；5、角度旋钮；6、锥度旋钮；7、高度旋钮；8、中反射块；9、反射架；10、上反射块；11、小轴承；12、定位环；13、定位的凹槽；14、大轴承；15、下反射块；16、固定块；17、螺母；21、外壳上部分；22、外壳下部分。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明，如图所示，本发明包括方向旋钮4内设置的下反射块15，方向旋钮4是一个中空件，轴线处设置通孔，所述下反射块固定在旋转轴151上，旋转轴151的外侧设置角度旋钮5；这样，通过旋转固定在方向旋钮侧部的角度旋钮5可对下反射块15进行角度调整；方向旋钮4的上方设置刻度盘，这样可通过刻度盘对应的位置确定水平方向的旋转角度；方向旋钮4通过大轴承14与中部框架23转动连接；所述中部框架23径向设置可拆卸的中反射块8，中反射块8是一个组件，如图3所示包括激光通道81和反射面82，所述中反射块8通过入射孔3的螺纹及外部螺母固定；反射面82位于入射孔3前方的；所述中部框架上方为外壳2，所述外壳2的上方设置上反射块10；如图4、图5所示，所述上反射块10的一端与反射架9轴接；上反射块10的背部设置滑槽101，滑杆102一端插入所述滑槽101内，另外一端与穿过反射架9的角度调整杆103轴接；所述角度调整杆103的下端与固定在方向旋钮4上的锥度旋钮8的杆部螺纹配合，通过旋转锥度旋钮8进而调整角度调整杆103的长度，最终调整上部反射块10的角度；所述反射架9还与高度调整杆104的上端固定，高度调整杆的下端设置齿条105，所述齿条105与设置在方向旋钮上的齿轮106啮合，所述齿轮106与高度旋钮7同轴固定，这样可通过旋转高度旋钮7调整上部反射块10的高度；所述方向旋钮4下端通过连接杆设置固定块16；固定块与工作台面固定。

为适应不同的主轴锥度，所述外壳包括上下连接的两部分，外壳上部分21的锥度为1：10，外壳下部分22的锥度为7：24。

本发明测量机床各个部位的振动时包括以下步骤：

步骤1：将刀柄装上数控机床的主轴孔；将中反射块8装进激光射入孔3处，并用螺母17将其固定住；

步骤2：将激光发射器装上中反射块8中的螺旋处；

步骤3：通过调整方向旋钮4将激光反射到所需要的方位；

步骤4：通过调整角度旋钮5使下反射块旋转，将激光反射到需要测量的位置；

步骤5：记录下各个旋钮上的刻度，方便下次进行同个部位的测量。

测量主轴内部振动时包括以下步骤：

步骤1：将刀柄装上数控机床的主轴孔，并通过固定块16将方向旋钮4固定在操作台上。

步骤2：调整角度旋钮5使反射激光通过方向旋钮4的中心孔中

步骤3：调整锥度旋钮6，使射到主轴壁上的激光反射回来。

步骤4：调整激光测量主轴的内部不同位置的震动。

步骤5：启动主轴，开始测量振动。

步骤6：调整高度旋钮7可以调整激光测量主轴的内部不同深度的震动。