专利名称：周视多自由度定位刀具角度测量显微镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及实用光学技术，特别适用于不易移动大型 刀具和工件的空间角度测量。
现有技术目前，机械刀具角度测量主要使用万能工具显^t镜或 投影仪，万能工具显微镜是由机身、纵向导轨及行走机构、横向导轨 及行走机构、垂直向导轨及升降机构、刀具安装台的绕横向轴旋转机 构、绕纵向轴旋转机构、绕垂直向旋转机构以及显微镜组成。这三个 平动机构、三个旋转机构共有六个自由度，这六个自由度可以附着在 刀具安装台上，也可以附着在显微镜上，设置具有互换性，只需满足
六个自由度便可。其纵向行程为0~200mm，横向行程为0-100mm，它 对刀具和工件仅能采用传统的从单一方向进行角度测量的方法。大型
投影仪也同样存在只能从单一方向进行测量，而且各个测量基准面定 位难以及各测量基准面之间关系难以确定故测量精度不高。尤其大型 刀具直径达2米，重量达2百公斤以上则无法空间基准面定位和刀 具角度测量,更无法根据国际标准IS03002-卜82 (切削和磨削的基 本参量。第一部分切削刀具有效部分的几何参数一般术语，基本系 统，刀具和工作角度。断屑槽。)和我国标准GB/T12204-90 (金属刀 具基本术语)、GB/TU897-94 (木工刀具基本术语)等标准中规 定的刀具静止参考系与各个基准面，艮卩基面Pr，切削平面Ps，正交平面Po和法平面Pn等八个空间测量基准面上对大型刀具的主切削 刃或副切削刃上选定点的各个刀具角度进行测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷。从显微镜光学结
构和测试方法上作手克服上述缺陷,提供一种具有第七自由度,并实现 方便、快捷对任一测量空间基准面高精度定位、准确对准和进行角度 测量的检测手段。
本发明的方案周视多自由度定位刀具角度測量显微镜在多自
由度定位刀具角度测量显微镜的测量头(14)上物镜(5)部位的镜 筒(1)前端套装接长镜筒(4)为间隙配合，在接长镜筒(4)前端 面中心有光孔,且设有垂直于光学轴线的移动导轨，并在前端面沿圆 柱面伸出垂直于移动导轨方向的月牙形凸台，在月牙形凸台上方圆柱 面中央有平行移动导轨的孔与调整螺母(7)间隙配合，并在孔的侧 面设有顶丝孔，孔上安装顶丝(15)固定调整螺母(7);带有分划刻 线的反射镜安装在直角三角形支架(6)内槽内，用压盖(8)和螺钉
(9) 将反射镜(10)固定，反射镜(10)可为平面反射镜、球面反 射镜、非球面反射镜或组合，但必须满足反射镜最初入射光轴与最终 出射光轴互相垂直并再同一平面内，支架(6)两垂直直角平面的中 心均设有光孔，光孔轴线相互垂直且相交，并在光孔内可见反射镜
(10) 上刻线，在支架(6)外侧其一直角平面上设有移动导轨并垂 直支架(6)的直角棱边，它与接长镜筒(4)前端移动导轨配合连接， 且光孔相通，在支架(6)的斜面与带有导轨的直角平面的棱边中点 处设有伸出并平行支架(6)上移动导轨的固定螺杆，与接长镜筒(4)月牙形凸台上调整螺母(7)配合，旋转调整螺母(7)支架(6)可 作垂直反射镜(10)最终出射光轴移动，且最终出'射光轴与显微镜镜 筒(1)光学轴线为同一光学轴线；在镜筒(1)和接长镜筒(4)上 分别套装导向支架(11)和(13)均为间隙配合，并用锁紧螺钉(2) 和(3)分别固定，导向支架上均设有平行光学轴线导向孔，在两导 向孔间贯穿导向轴(12)，在镜筒上导向支架(13)的导向孔与导向 轴(12)为过盈配合，在接长镜筒(4)上导向支架(ll)的导向孔与 导向轴(12)为间隙配合，接长镜筒(4)可在镜筒(1)和导向轴(12) 上作平行光学轴线伸縮移动，当接长镜筒(4)上导向支架的锁紧螺 钉(3)松开后接长镜筒(4)上反射镜(10)可在垂直光学轴线的平 面上作绕光学轴线旋转。
本发明的优点在于第一在多自由度定位刀具角度测量显微镜 的测量头上物镜部位的镜筒前端套装上带有分划刻线的反射镜(10) 的接长镜筒(4)，并可绕光学轴线旋转实现转折显微镜光路，从单一 方向光路变为周视,增加第七自由度，同时解决大型刀具换位和旋转 的难点，为简单快捷测试提供先决条件。
第二显微镜光学系统中目镜、物镜和镜筒不改变情况下则物 距不会改变。接长镜筒沿导向轴和镜筒伸出，即沿光学轴线移动使反 射镜(10)分划刻线与物镜间距离等于物距时，在目镜上可清晰看到 反射镜(10)上分划刻线,当接长镜筒再退回到反射镜(10)与物镜 间最近距离后又恢复显微镜周视的功能。从而达到一块反射镜(io) 同时起到反射镜和分划板两种光学元件的功能，达到简化光学结构的作用。
第三由于反射镜(10)的支架(6)与接长镜筒(4)之间可
作垂直光学轴^移动，故反射镜(10)上刻线影象可以在目镜分划扳 上移动，调整接长镜筒上调整螺母(7)即可使反射镜(10)上分划刻 线影象过目镜分划线中心原点。将接长镜筒伸出和在松开接长镜筒上 导向支架上锁紧螺钉后反射镜(10)绕光学轴线旋转，旋转角度值即 可从目镜上精确测出，从而精确测出反射镜(10)最初入射光轴空间 的方向,再锁紧接长镜筒上导向支架上的锁紧螺钉(3),然后退回又 恢复显微镜周视的功能。配合显微镜测量头旋转即可高精度确定显微 镜光学轴线垂直于被测刀具测量基淮面，汰到高精度基准定位的目的， 为刀具或工件进行角度测量中对任一基准面高精度垂直测量提供精 密技术储备。为了不使反射镜(10)上分划刻线影响反射镜(10)的 工作性能，在光学轴线定位之后，再旋转调整螺母移动反射镜(10) 支架使反射镜(10)上分划刻线移开视场，从而又可获得清晰反射镜 (10)的效果而不影响刀具角度测量，达到双重功能互不干挠。
在多自由度定位刀具角度测量显微镜的测量头上物镜部位的镜
筒前端套装上带有分划刻线的反射镜(10)的接长镜筒，尤其适用于
不易移动大型刀具和工件的角度测量。从无法测量到操作简便快捷， 同时，可大大减少测量辅助时间和提高测试精度及效率。并达到符合
国际标准IS03002H-82和我国标准GB/T12204-90、 GB/T14897-94要 求，为刀具制造商提高质量，为使用者修磨刀具提供了质量保证。
附图1为本发明的结构主体示意图。附图2为带有分划刻线的反射镜的接长镜筒结构图。
实施例本发明是在多自由度定位刀具角度测量显微镜的测量头
(14)上物镜(5)部位的镜筒(1)前端套装接长镜筒(4)为间隙 配合，在接长镜筒(4)前端面中心有光孔，且设有垂直于光学轴线 的移动导轨，并在前端面沿圆柱面伸出垂直于移动导轨方向的月牙 形凸台，在月牙形凸台上方圆柱面中央有平行移动导轨的孔与调整螺 母(7)间隙配合，并在孔的侧面设有顶丝孔，孔上安装顶丝(15) 固定调整螺母(7);带有分划刻线的反射镜安装在直角三角形支架(6) 内槽内，用压盖(8)和螺钉(9)将反射镜(10)固定，反射镜可为 平面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜或组合，但必须满足反射镜 最初入射光轴与最终出射光轴互相垂直并再同一平面内，支架(6) 两垂直直角平面的中心均设有光孔，光孔轴线相互垂直且相交，并在 光孔内可见反射镜(10)上刻线，在支架(6)外侧其一直角平面上 设有移动导轨并垂直支架(6)的直角棱边，它与接长镜筒(4)前端 移动导轨配合连接，且光孔相通，在支架(6)的斜面与带有导轨的 直角平面的棱边中点处设有伸出并平行支架(6)上移动导轨的固定 螺杆，与接长镜筒(4)月牙形凸台上调整螺母(7)配合，旋转调整 螺母(7)支架(6)可作垂直反射镜(10)最终出射光轴移动，且最 终出射光轴与显微镜镜筒(1)光学轴线为同一光学轴线；在镜筒(1) 和接长镜筒(4)上分别套装导向支架(11)和(13)均为间隙配合， 并用锁紧螺钉(2)和(3)分别固定，导向支架上均设有平行光学轴 线导向孔，在两导向孔间贯穿导向轴(12)，在镜筒上导向支架(13)的导向孔与导向轴(12)为过盈配合，在接长镜筒(4)上导向支架 (ll)的导向孔与导向轴(12)为间隙配合，接长镜筒(4)可在镜筒
(1)和导向轴(12)上作平行光学轴线伸縮移动，当接长镜筒(4) 上导向支架的锁紧螺钉(3)松开后接长镜筒(4)上反射镜(10)可 在垂直光学轴线的平面上作绕光学轴线旋转。
在测量之前首先用测角目镜(读数为0°和90° )上分划板刻
线测量纵向芯轴的径部上"田"字分划板上的水平和垂直刻线是否
能完全重合，若能完全重合则说明目镜安装正确，若不重合则应调
整目镜安装角度或调整显微镜测量头O。位置。
假设测量圆盘刀具主切削刃法向前角Yn，后角arr，楔角0n。
根据以上三个角度定义，它们均应在主切削刃选定点的法向平面上
测量。将圆盘刀具安装在的纵向刀具安装心轴上，并将主切削刃选
定点旋转到与目镜分划板上过中心原点重合
直角棱镜是反射镜中一种，本实例中采用等腰直角棱镜为例进 行说明。假设带有分划刻线的直角棱镜上分划刻线是一条平行两直角 平面相交的棱。首先将带有分划刻线的直角棱镜的接长镜筒套装在多 自由度定位刀具角度测量显微镜的测量头上物镜部位的镜筒前端。然 后逐渐将接长镜筒沿镜筒和导向轴向外伸出直至目镜上可以清晰看 到直角棱镜上分划刻线为止。其次将接长镜筒(4)上导向支架的锁 紧螺钉(3)松开后接长镜筒(4)上直角棱镜(10)可在垂直光学轴 线的平面上作绕光学轴线旋转，同时旋转调整螺母(7)支架(6)作 垂直光学轴线移动，直角棱镜上一条平行两直角平面相交棱的分划刻线与目镜分划板上过中心原点的垂直刻线重合，则暴微镜的直角棱镜 最初入射光轴与刀具芯轴轴线处在同一水平面上，并互相平行。再将 直角棱镜上分划刻线绕目镜分划板刻线中心原点顺时针旋转角度等 于的刃倾角，从而精确测出直角棱镜最初入射光轴的空间方向。再锁
紧接长镜筒上导向支架上的锁紧螺钉(3)。然后旋转调整螺母(7) 移动支架(6)使直角棱镜上分划刻线移出视场，再将接长镜筒沿导 向轴退回到直角棱镜与物镜间最近距离为止。
然后再将显微镜测头量旋转角度等于余偏角(L )角度值， 调整目镜位置，使目镜分划板中心与主切削刃选定点重合，此时显微 镜的反射镜(10)-直角棱镜最初入射光轴与主切削刃在同一直线上， 即垂直于主切削刃的法向平面，目镜分划板平行于主切削刃的法向平 面。过中心点铅垂线即为该点刀具静止参考系的切削平面Ps，而水 平线则是该点的基面Pr与法向平面Pn的交线。根据以上三个角度定 义从目镜上分别测出主切削刃选定点法平面Pn的刀具角度法向前 角Yn，法向后角an及法向楔角en。
权利要求
1在多自由度定位刀具角度测量显微镜的测量头(14)上物镜(5)部位的镜筒(1)前端套装接长镜筒(4)为间隙配合，在接长镜筒(4)前端面中心有光孔，且设有垂直于光学轴线的移动导轨，并在前端面沿圆柱面伸出垂直于移动导轨方向的月牙形凸台，在月牙形凸台上方圆柱面中央有平行移动导轨的孔与调整螺母(7)间隙配合，并在孔的侧面设有顶丝孔，孔上安装顶丝(15)固定调整螺母(7)；带有分划刻线的反射镜安装在直角三角形支架(6)内槽内，用压盖(8)和螺钉(9)将反射镜(10)固定，反射镜可为平面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜或组合，但必须满足反射镜最初入射光轴与最终出射光轴互相垂直并再同一平面内，支架(6)两垂直直角平面的中心均设有光孔，光孔轴线相互垂直且相交，并在光孔内可见反射镜(10)上刻线，在支架(6)外侧其一直角平面上设有移动导轨并垂直支架(6)的直角棱边，它与接长镜筒(4)前端移动导轨配合连接，且光孔相通，在支架(6)的斜面与带有导轨的直角平面的棱边中点处设有伸出并平行支架(6)上移动导轨的固定螺杆，与接长镜筒(4)月牙形凸台上调整螺母(7)配合，旋转调整螺母(7)支架(6)可作垂直反射镜(10)最终出射光轴移动，且最终出射光轴与显微镜镜筒(1)光学轴线为同一光学轴线；在镜筒(1)和接长镜筒(4)上分别套装导向支架(11)和(13)均为间隙配合，并用锁紧螺钉(2)和(3)分别固定，导向支架上均设有平行光学轴线导向孔，在两导向孔间贯穿导向轴(12)，在镜筒上导向支架(13)的导向孔与导向轴(12)为过盈配合，在接长镜筒(4)上导向支架(11)的导向孔与导向轴(12)为间隙配合，接长镜筒(4)可在镜筒(1)和导向轴(12)上作平行光学轴线伸缩移动，当接长镜筒(4)上导向支架的锁紧螺钉(3)松开后接长镜筒(4)上反射镜(10)可在垂直光学轴线的平面上作绕光学轴线旋转。
全文摘要
本发明为一种周视多自由度定位刀具角度测量显微镜，是在多自由度定位刀具测量显微镜镜筒前端套装带有分划刻线反射镜的接长镜筒，它在镜筒上既能沿光学轴线伸缩移动，又能绕镜筒的光学轴线旋转，从而达到周视的效果。一块带有分划刻线反射镜在同一光学系统中同时起到反射镜和分划板两种光学元件的功能，达到简化光学结构的作用。反射镜绕光学轴线旋转角度值即可从目镜上精确测出，配合显微镜测量头旋转即可高精度确定显微镜的反射镜最初入射光轴垂直于被测刀具角度测量基淮面，达到高精度基准定位的目的，为刀具或工件进行角度测量中对任一空间基准面高精度垂直测量提供精密技术储备。
文档编号G01B5/24GK101476853SQ20081007041
公开日2009年7月8日 申请日期2008年1月4日 优先权日2008年1月4日
发明者唐崇淹 申请人:唐崇淹