一种微径铣刀高精度对刀装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于机械自动化技术领域，具体设及一种微径锐刀高精度对刀装置。
【背景技术】
[0002] 在高速微细锐削加工过程中，对刀精度直接影响工件表面的面形精度和加工质 量。由于目前所用的锐刀直径越来越小，对微锐床的对刀精度要求越来越高，稍有不慎，会 导致刀具破损折断。现有的对刀方法有试切法对刀、激光直射对刀仪、激光衍射法对刀、图 像法对刀等，试切法对刀对于高速加工中的微径锐刀尤其是0500 μ m W下的锐刀，容易 产生由工件表面变形导致的对刀精度降低、容易误撞刀造成刀具的破损或折断等，并且对 微锐床及其操作人员要求较高;激光直射式对刀仪精度有限，对于微径锐刀容易产生误判， 其对刀精度取决于传感器精度，要满足对刀的高精度要求，其价格十分昂贵。激光衍射法对 刀需要刀具和工件平面产生微小间隙，需要进行锐刀Z方向微调，直到产生明显的衍射条 纹，对于机床整体要求偏高。图像法对刀需要刀具和工件的端面是在同一景深内，只能实现 工件侧边对刀，并且精度有限。 【实用新型内容】
[0003] 为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种微径锐刀对刀装置，该 装置不需对工件进行试切，通过激光同轴全息成像方法和超分辨率图像重构技术，可W避 免因成像景深的问题造成的图像测量不准确，保证微径锐刀在XY平面内任意位置的Z方向 高精度对刀。本实用新型中的对刀装置可W分布式安装，能更好提高微锐床的工作空间利 用率。
[0004] 本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：
[000引一种微径锐刀高精度对刀装置，该装置包括:激光器、微径锐刀、电主轴、CCD忍片、 第一暗箱、第二暗箱、X向高精度滑台、Y向高精度滑台、Z向高精度滑台、图像信号处理单元、 电机控制单元、激光器控制单元和计算机主控单元;激光器和CCD忍片处于同一光轴，光轴 与工件平面平行;微径锐刀由电主轴装夹，并安装在锐床Z向高精度滑台上;CCD忍片安装在 X向高精度滑台上，X向高精度滑台安装在Y向高精度滑台上;激光器与激光器控制单元相 连，CCD忍片与图像信号处理单元相连，X向高精度滑台、Y向高精度滑台和Z向高精度滑台， 分别与电机控制单元相连；图像信号处理单元、电机控制单元和激光器控制单元分别与计 算机主控单元相连;激光器安装在微径锐刀的一侧，并置于第一暗箱中；CCD忍片、X向高精 度滑台和Y向高精度滑台安装在微径锐刀的另一侧，并置于第二暗箱中；在对刀测量时，至 少保证微径锐刀刀刃和工件的上表面处于CCD忍片视场内。
[0006] 该装置还包括:扩束准直透镜;所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直 后，到达微径锐刀刀刃和工件上;激光器、扩束准直透镜和CCD忍片处于同一光轴;激光器和 扩束准直透镜安装在微径锐刀的一侧，并置于第一暗箱中。
[0007] 该装置还包括:第一高透玻璃窗口和第二高透玻璃窗口；所述第一高透玻璃窗口 位于第一暗箱内，所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直，经过第一高透玻璃窗 口后到达微径锐刀刀刃和工件上;所述第二高透玻璃窗口位于第二暗箱内，带有微径锐刀 刀刃和工件图像信息的激光通过第二高透玻璃窗口进入CCD忍片内。
[0008] 所述激光器为半导体激光器。
[0009] 所述CCD忍片为面阵CCD忍片。
[0010] 本实用新型的有益效果是:本实用新型实现了微径锐刀在XY平面内任意位置的Z 方向高精度对刀。不需要锐刀与工件实际接触，利用激光同轴全息成像技术和超分辨率图 像重构技术实现对刀间隙的自动测量，防止了在传统试切时，锐刀与工件接触引起变形造 成的误差，也同时避免了在图像测量中因锐刀和工件不在同一图像成像面内所带来的景深 误差。本实用新型成本低廉、操作简单、可在有限的工作空间内分布式安装，不仅适用于微 小锐床的对刀高精度对刀，也适用于普通锐床和数控锐床。
【附图说明】
[0011] 图1本实用新型一种微径锐刀高精度对刀装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
[0013] 如图1所示，微径锐刀高精度对刀装置，该装置包括:半导体激光器1、扩束准直透 镜2、微径锐刀3、工件4、面阵CCD忍片5、X向高精度滑台6、Υ高精度滑台7、图像信号处理单元 8、电机控制单元9、激光器控制单元10、第一高透玻璃窗口 11、第二高透玻璃窗口 12、计算机 主控单元13、Ζ向高精度滑台14、电主轴15、第一暗箱16和第二暗箱17。半导体激光器1、扩束 准直透镜2和面阵CCD忍片5处于同一光轴，其中光轴方向为X方向；微径锐刀3移动方向为Ζ 方向；按右手定则，垂直于X轴且垂直于Ζ轴的方向为Υ方向。微径锐刀3由电主轴15装夹，并 安装在锐床Ζ向高精度滑台14上。半导体激光器1与激光器控制单元10通过连接线相连，面 阵CCD忍片5与图像信号处理单元8通过连接线相连，X向高精度滑台6、Υ向高精度滑台7和Ζ 向高精度滑台14,分别与电机控制单元9通过连接线相连;图像信号处理单元8、电机控制单 元9和激光器控制单元10分别与计算机主控单元13通过连接线相连。半导体激光器1和扩束 准直透镜2、第一高透玻璃窗口 11安装在微径锐刀3的一侧，并置于第一暗箱16中；第二高透 玻璃窗口 12、面阵CCD忍片5、Χ向高精度滑台6和Υ向高精度滑台7安装在微径锐刀3的另一 侧，并置于第二暗箱17中。
[0014] 计算机主控单元13分别对图像信号处理单元8、电机控制单元9和激光器控制单元 10发送指令;电机控制单元9控制Ζ向高精度滑台14通过电主轴15带动微径锐刀3靠近工件4 端面;激光器控制单元10控制半导体激光器1发出激光，通过扩束准直透镜2扩束准直，经由 第一高透玻璃窗口 11，从第一暗箱16出射后，打到微径锐刀3和工件4上;带有微径锐刀和工 件信息的激光进入第二暗箱17,经由第二高透玻璃窗口 12后，电机控制单元9控制X向高精 度滑台6和Υ向高精度滑台7确定面阵CCD忍片5的位置，至少保证微径锐刀3的刀刃部分和工 件4的上表面处于面阵CCD忍片5视场内；电机控制单元9控制图像信号处理单元8采集并处 理面阵CCD忍片5的图像后，图像信号处理单元对己图像信息传送给计算机主控单元13。
【主权项】
1. 一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，该装置包括:激光器、微径铣刀、电主 轴、CCD芯片、X向高精度滑台、Y向高精度滑台、Z向高精度滑台、第一暗箱、第二暗箱、图像信 号处理单元、电机控制单元、激光器控制单元和计算机主控单元;所述激光器和CCD芯片处 于同一光轴，光轴与工件平面平行;微径铣刀由电主轴装夹，并安装在铣床Z向高精度滑台 上;CCD芯片安装在X向高精度滑台上，X向高精度滑台安装在Y向高精度滑台上;激光器与激 光器控制单元相连，CCD芯片与图像信号处理单元相连;X向高精度滑台、Y向高精度滑台和Z 向高精度滑台，分别与电机控制单元相连，图像信号处理单元、电机控制单元和激光器控制 单元分别与计算机主控单元相连;激光器安装在微径铣刀的一侧，并置于第一暗箱中；CCD 芯片、X向高精度滑台和Y向高精度滑台安装在微径铣刀的另一侧，并置于第二暗箱中；在对 刀测量时，至少保证微径铣刀刀刃和工件的上表面处于CCD芯片视场内。2. 根据权利要求1所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，该装置还包括： 扩束准直透镜;所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直后，到达微径铣刀刀刃和 工件上;激光器、扩束准直透镜和CCD芯片处于同一光轴;激光器和扩束准直透镜安装在微 径铣刀的一侧，并置于第一暗箱中。3. 根据权利要求1或2所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，该装置还包 括:第一高透玻璃窗口和第二高透玻璃窗口；所述第一高透玻璃窗口位于第一暗箱内，所述 激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直，经过第一高透玻璃窗口后到达微径铣刀刀 刃和工件上;所述第二高透玻璃窗口位于第二暗箱内，带有微径铣刀刀刃和工件图像信息 的激光通过第二高透玻璃窗口进入C⑶芯片内。4. 根据权利要求1所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，所述激光器为半 导体激光器。5. 根据权利要求1所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，所述CCD芯片为 面阵(XD芯片。
【专利摘要】一种微径铣刀高精度对刀装置，属于机械自动化技术领域，该装置包括：激光器、微径铣刀、电主轴、CCD芯片、X向高精度滑台、Y向高精度滑台、Z向高精度滑台、图像信号处理单元、电机控制单元、激光器控制单元和计算机主控单元；本实用新型实现了微径铣刀在XY平面内任意位置的Z方向高精度对刀，利用激光同轴全息成像技术和超分辨率图像重构技术实现对刀间隙的自动测量，防止了在传统试切时，铣刀与工件接触引起变形造成的误差，也同时避免了在图像测量中因铣刀和工件不在同一图像成像面内所带来的景深误差。本实用新型成本低廉、操作简单、可在有限的工作空间内分布式安装，适用于微小铣床的对刀高精度对刀、普通铣床和数控铣床。
【IPC分类】B23Q17/24, B23Q17/22, B23Q15/22
【公开号】CN205184412
【申请号】CN201520857744
【发明人】于占江, 于化东, 许金凯, 张向辉
【申请人】长春理工大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年10月30日