一种测量主轴顶刀量的测量装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种测量主轴顶刀量的测量装置。

背景技术：

主轴是机床上带动工件或者刀具旋转的轴。加工中心机床是刀具随主轴回转的，机床上配有刀库，机床主轴内部安装有拉爪机构，用于在需要更换不同的刀具加工时进行的拉刀以及换刀动作，拉爪机构包括拉爪座及拉爪。主轴内部拉刀机构的顶刀量是主轴的一个比较重要的参数，顶刀量定义为在拉刀过程中拉爪座会移动顶压刀柄而使刀柄产生的顶压位移，顶刀量测量的准确性对于应用有主轴的机床极其重要，测量顶刀量的作用是避免因主轴在松刀或者拉刀时的松刀量不准，而造成拉刀机构损坏或者刀库机械手损坏。

目前，参见图1所示，市面上普遍有一种顶刀量的测量仪器20，该测量仪器20包括标准件21、测量杆及百分表，其原理是通过具有标准件21的校正仪器进行测量，该标准件21的高度设定为刀柄的理论高度，这种结构是通过在空刀状态下进行检测，从而换算成实际使用状态(即拉刀状态)下的顶刀量，此方法测量出的顶刀量的误差较大，稳定性不高，仍存在出现换刀时卡刀、损坏拉刀机构的现象，造成机床发生故障。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种测量主轴顶刀量的测量装置，可实现模拟拉刀状态下来测量顶刀量，测量精度更高。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种测量主轴顶刀量的测量装置，包括：主体，所述主体包括适于安装在主轴的装刀腔中的截锥体部以及适于与主轴中的拉爪座的拉爪配合的拉钉部，且所述主体配置有轴向延伸的中心通孔；测量杆，可轴向移动地安装于所述中心通孔中；所述测量杆的第一端从所述拉钉部伸出并在该第一端端部配置有适于与所述拉钉部抵接的压头，所述测量杆的第二端与位移测量表的测量头相接；复位弹性件，配置成在所述压头与所述拉钉部相抵接时提供使所述测量杆向背离所述位移测量表做轴向移动的弹性力。

进一步地，所述复位弹性件为安装在所述中心通孔中且套设在所述测量杆上的弹簧；所述中心通孔的孔壁形成有第一限位台阶，所述测量杆的外周形成有第一轴肩，所述弹簧靠近所述位移测量表的第一端能够由所述第一限位台阶限位，所述弹簧远离所述位移测量表的第二端能够由所述第一轴肩限位。

进一步地，所述弹簧的第一端与所述第一限位台阶之间还设置有垫圈；所述测量杆的外周还形成有第二轴肩，所述第二轴肩适于推动所述垫圈往远离所述位移测量表的方向移动。

进一步地，所述中心通孔的孔壁还形成有第二限位台阶，所述测量杆的外周还形成有第三轴肩，所述第三轴肩能够由所述第二限位台阶止挡以限制所述测量杆向背离所述位移测量表方向的移动距离。

进一步地，所述主体还包括：第一套段，与所述截锥体部为一体结构，且所述第一套段适于位于所述主轴的外部；第二套段，其第一端与所述第一套段螺接，第二端安装所述位移测量表。

进一步地，所述第一限位台阶形成于所述第二套段，所述第二限位台阶形成于所述第一套段；所述测量杆包括：第一杆段，与所述截锥体部内的中心通孔滑动配合且其第一端与所述压头连接；第二杆段，其第一端与所述第一杆段的第二端连接且二者的连接处形成所述第三轴肩；第三杆段，其第一端与所述第二杆段的第二端连接且二者的连接处形成所述第一轴肩，所述弹簧套设在所述第三杆段上；第四杆段，与所述第二套段内的中心通孔滑动配合且其第一端与所述第三杆段的第二端相接，所述第四杆段与所述第三杆段的连接处形成所述第二轴肩；所述第四杆段的第二端与所述位移测量表的测量头相接。

进一步地，所述位移测量表为百分表，所述百分表包括：具有表盘的表体；与所述表体连接的套筒，与所述套筒滑动配合的活动杆，以及配置于所述活动杆的端部的测量头；所述百分表安装在所述主体的背离所述拉钉部的一端。

进一步地，所述主体的背离所述拉钉部的一端配置有连接头，所述连接头具有与所述中心通孔相通的截锥形孔，所述截锥形孔中安装有楔紧件，所述楔紧件的中心孔与所述百分表的套筒过盈配合。

进一步地，所述连接头上还安装有用于限制所述楔紧件从所述截锥形孔中脱出的端盖。

进一步地，所述端盖与所述连接头螺接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过主体、测量杆及复位弹簧件的配合设计，可实现模拟拉刀状态，检测实际应用状态下的顶刀量，提高了顶刀量的测量精度。

附图说明

图1为现有技术中的测量顶刀量的测量仪器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种测量主轴顶刀量的测量装置的结构示意图；

图3为图2中测量装置的结构示意图。

图中：10、拉爪机构；11、拉爪座；12、拉爪；20、测量仪器；21、标准件；30、测量装置；31、主体；311、截锥体部；3111、第一套段；31111、第二限位台阶；3112、第二套段；31121、第一限位台阶；312、拉钉部；313、中心通孔；314、连接头；32、测量杆；321、压头；322、第一杆段；323、第二杆段；324、第三杆段；325、第四杆段；326、第一轴肩；327、第二轴肩；328、第三轴肩；33、复位弹性件；34、垫圈；35、百分表；351、套筒；36、楔紧件；37、端盖。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图2所示，示出了本实用新型实施例提供的一种测量主轴顶刀量的测量装置30的结构，该测量装置30包括：主体31、测量杆32及复位弹性件33。该主体31包括适于安装在主轴的装刀腔中的截锥体部311，以及适于与主轴中的拉爪座11的拉爪12配合的拉钉部312，且主体31配置有轴向延伸的中心通孔313。该测量杆32可轴向移动地安装于中心通孔313中，测量杆32的第一端从拉钉部312伸出并在该第一端端部配置有适于与拉钉部312抵接的压头321，测量杆32的第二端与位移测量表(例如本实施例中示出的百分表35)的测量头相接。复位弹性件33配置成在压头321与拉钉部312相抵接时提供使测量杆32向背离位移测量表做轴向移动的弹性力。

这样，在测量前，先克服复位弹性件33的弹力将压头321按向拉钉部312，使得压头321与拉钉部312相抵接，由于测量杆32的第二端与位移测量表的测量头相接，使得该位移测量表产生读数，然后将位移测量表的读数进行调零，调零后松开压头321，压头321在复位弹性件33的预紧弹性力作用下往背离位移测量表的方向做轴向移动，进行复位。

调零后准备进行测量时，将主体31的截锥部正常装入主轴的装刀腔中进行拉刀，主体31的拉钉部312与主轴中的拉爪12配合，如此，压头321在复位弹性件33的弹性力驱动下会向拉爪座11的端面移动并贴靠在拉爪座11的端面上，之后由此时位移测量表的读数换算得出主轴顶刀量。例如可以将主体31的尺寸设计为跟真实刀柄的尺寸相同，则位移测量表的读数加上压头321的厚度则为主轴拉刀状态下拉钉部312至拉爪座11端面的空行程，于是主轴顶刀量等于主轴的设计卸刀行程减去该空行程。例如还可以将压头321抵接在拉钉部312时，压头321与主体31的整体尺寸设计为跟真实刀柄的尺寸相同，则位移测量表的读数即为主轴拉刀状态下拉钉部312至拉爪座11端面的空行程，于是主轴顶刀量等于主轴的设计卸刀行程减去该空行程。如此，可实现模拟出拉刀状态，检测实际应用状态下的顶刀量，提高了顶刀量的测量精度，测量出的结果以供对主轴进行必要的调试和调整，保证与主轴出厂时的一致性，从而提高机床装配的效率。

另外，为防止检具使用时间长而磨损的情况，优选地，对主体31的外表面进行渗碳热处理，使其表面的硬度达到HRC58-HRC65(HRC指洛氏硬度)，提高主体31的硬度，从而提高检具的寿命的同时，也提高了检测数据的准确性。

作为优选的实施方式，为提高每次测量时复位弹性件预紧的稳定性，复位弹性件为安装在中心通孔313中且套设在测量杆32上的弹簧33。中心通孔313的孔壁形成有第一限位台阶31121，测量杆32的外周形成有第一轴肩326，弹簧33靠近位移测量表的第一端能够由第一限位台阶31121限位，弹簧33远离位移测量表的第二端能够由第一轴肩326限位，使得弹簧33可以处于预紧状态，以保证每次测量时的测量力保持一致，提高了重复测量的可靠性，从而提高测量精度。

优选地，参见图3所示，为达到测量时测量杆32滑动顺畅的效果，以提高测量精度，弹簧33的第一端与第一限位台阶31121之间还设置有垫圈34，测量杆32的外周还形成有第二轴肩327，第二轴肩327适于推动垫圈34往远离位移测量表的方向移动。

优选地，中心通孔313的孔壁还形成有第二限位台阶31111，测量杆32的外周还形成有第三轴肩328，第三轴肩328能够由第二限位台阶31111止挡以限制测量杆32向背离位移测量表方向的移动距离。这样在松开压头321后，可以限制测量杆32在弹簧33的预紧弹性力作用下往背离位移测量表方向的移动距离，以保证测量杆32每次复位的一致性。

作为优选的实施方式，为方便安装与加工制作，主体31还包括：第一套段3111及第二套段3112，该第一套段3111与截锥体部311为一体结构，且第一套段3111适于位于主轴的外部。第二套段3112的第一端与第一套段3111螺接，以方便安装，第二套段3112的第二端安装位移测量表。

优选地，第一限位台阶31121形成于第二套段3112，第二限位台阶31111形成于第一套段3111。参见图3，上述实施例中的测量杆32包括：第一杆段322、第二杆段323、第三杆段324及第四杆段325。该第一杆段322与截锥体部311内的中心通孔313滑动配合且其第一端与压头321连接，优选地，第一杆段322与主体31的中心通孔313之间的配合间隙大致设置为5μm至8μm，此配合间隙既能保证测量杆32可以活动顺畅，还能保证测量状态时测量杆32不会因为弹簧33的测量力而导致偏移。第二杆段323的第一端与第一杆段322的第二端连接且二者的连接处形成第三轴肩328，优选地，该第一杆段322与第二杆段323通过螺纹连接。第三杆段324的第一端与第二杆段323的第二端连接且二者的连接处形成第一轴肩326，并且上述实施例中的弹簧33套设在第三杆段324上，例如可以该第三杆段324与第二杆段323通过螺纹连接。第四杆段325与第二套段3112内的中心通孔313滑动配合且其第一端与第三杆段324的第二端相接，第四杆段325与第三杆段324的连接处形成第二轴肩327，且第四杆段325的第二端与位移测量表的测量头相接。如此，可便于对测量装置30进行装配，同时也便于对测量杆32的生产制作，从而减小生产制作成本。

作为优选的实施方式，位移测量表为百分表35，该百分表35包括：具有表盘的表体，与表体连接的套筒351，与套筒351滑动配合的活动杆，以及配置于该活动杆的端部的测量头。该百分表35安装在主体31的背离拉钉部312的一端。

优选地，主体31的背离拉钉部312的一端配置有连接头314，连接头314具有与中心通孔313相通的截锥形孔，截锥形孔中安装有楔紧件36，楔紧件36的中心孔与百分表35的套筒351过盈配合。这样，通过楔紧件36对百分表35进行夹紧，可以保证测量装置30在正常使用中不会松动，以减小测量误差。

优选地，连接头314上还安装有用于限制楔紧件36从截锥形孔中脱出的端盖37。为方便加工，端盖37与连接头314例如可以通过螺纹连接。

当将压头321抵接在拉钉部312时，压头321与主体31的整体尺寸设计成跟真实刀柄的尺寸相同时，使用上述测量主轴顶刀量的测量装置30，测量主轴顶刀量的测量方法包括：

清零步骤，按压压头321，使压头321与拉钉部312相抵接，然后将位移测量表的读数调零。

测量步骤，将主体31的截锥体部311插入主轴的装刀腔中，进行正常地拉刀动作，拉钉部312与主轴中的拉爪座11的拉爪12配合，压头321在复位弹性件33的驱动下向拉爪座11的端部移动并贴靠至拉爪座11的端面上，此时位移测量表的读数即为主轴拉刀状态下拉钉部312至拉爪座11端面的空行程。

换算步骤，由位移测量表的读数换算得出主轴顶刀量，顶刀量等于主轴的设计卸刀行程减去直接测量出来的空行程。这样即可检测得到主轴在某打刀量下的顶刀量，本测量方法通过模拟拉刀状态，检测出实际应用状态下的顶刀量，提高了顶刀量的测量精度。

本实用新型提供的测量主轴顶刀量的测量装置30具有较大范围的通用性，可同时适用BT系列刀柄接口、BBT系列刀柄接口、ISO系列刀柄接口，具有较高的应用推广价值。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。