一种刀具形状测量装置制造方法
【专利摘要】一种刀具形状测量装置，包括直线轴、底板、安装底座、精密旋转轴、光学镜头、CCD相机和二维调节平台，直线轴安装在底板上，所述的精密旋转轴安装在直线轴上，刀具被精密旋转轴夹住，所述的光学镜头和CCD相机位于刀具正上方，二维调节平台位于刀具的下方、通过安装底座固定在底板上。本实用新型确保了夹持刀具在测量过程中夹持牢靠、运动精度高的工作稳定性，相比于传动采用人工抓取刀具进行测量的原始方法，本实用新型可实现测量过程无人工干预，并始终确保针对同一个规格刀具夹持的接触力，确保测量过程对刀具自身无损伤，完全避免了人为因素导致测量精度难以提高的问题，为实现刀具形状自动化测量提供了方案。
【专利说明】—种刀具形状测量装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测量设备【技术领域】，具体涉及一种刀具形状测量装置。
【背景技术】
[0002]刀具作为数控机床用于加工精密零件的专业工具，其自身精度的高低直接决定着由其加工的精密零件的精度。随着精密工业技术的飞速发展，对精密零件的加工精度要求逐步提高，为了适应精密加工技术的快速发展，作为工具的刀具加工精度，越来越成为精密制造领域研究的重点，无论是加工全新刀具还是对使用一段时间的已磨损刀具进行二次修磨加工，都是如此。为了得到刀具的最终精度，除提高刀具加工精度外，还需要必要的测量手段来测定所加工刀具的圆度、直径及加工特征尺寸等形状参数是否符合质量要求。
[0003]传统应用于刀具形状参数测量的检测方法，一般采用螺旋测微仪或游标卡尺等测量工具来进行手动接触式测量。测量时由测量员一手拿着刀具，一手拿着测量工具，采取抽检测量方式，在刀具上随机选择测量点，读取相应测量数据。由于接触式测量在测量过程中需要始终与刀具表面保持接触，容易导致刀具表面和测量工具卡口的磨损，且不同的测量员操作时导致这种接触力不同，导致测量重复精度不高，难以满足应用要求。因此，利用光学的非接触式测量方式越来越受欢迎。该测量方式采取精密光学镜头和CCD，向位于其正下方的刀具进行拍照，再利用机器视觉和图像处理技术，通过测量软件计算出所需要的圆度、直径及加工特征尺寸等形状参数。为了在同一台刀具测量装置中同时实现针对圆度、直径及加工特征尺寸等形状参数的全面测量，即需要精密旋转轴对刀具进行稳定夹持，夹持后能精确带动刀具旋转，再配合光学镜头和CCD，对刀具圆周方向稳定拍摄清晰图像。拍摄过程刀具转动越平稳，转动角度越精确，则最终对各形状参数测量精度则越高。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种确保夹持刀具在测量过程中夹持牢靠、运动精度高的刀具形状 测量装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供了一种刀具形状测量装置，包括直线轴、底板、安装底座、精密旋转轴、光学镜头、CCD相机和二维调节平台，直线轴安装在底板上，所述的精密旋转轴安装在直线轴上，刀具被精密旋转轴夹住，所述的光学镜头和CCD相机位于刀具正上方，二维调节平台位于刀具的下方、通过安装底座固定在底板上。
[0006]作为优选，所述旋转轴的内部结构采用模块化设计方法设计，包括以下模块:
[0007]安装底座|吴块，包括安装座、内外端盖、左右端盖、拉杆头底座和拉杆头端盖，左右端盖分别设在安装座的两端、通过密封圈与安装座进行连接密封，拉杆头底座固定在左端盖的左端，拉杆头端盖设在拉杆头底座的左侧，外端盖固定在右端盖的右端，内端盖设在外端盖的右侧；
[0008]驱动模块，包括电机和转子连接件，电机通过固定螺钉固定在安装座内法兰上，转子连接件通过其固定螺钉直接固定在电机的转子上，转动连接件内外圈均安装有密封圈；[0009]刀具夹持模块，包括顶杆回退供气接头、顶杆前推供气接头、弹簧夹头、夹头柄、夹头安装环、精密弹簧、空顶杆、轴承、轴承挡圈、轴承挡圈压紧座、左活塞、右活塞和活塞柱，所述的空顶杆贯穿左右端盖、安装座、外端盖、活塞柱、拉杆头底座和拉杆头端盖，轴承挡圈压紧座设在拉杆头端盖的左侧，轴承挡圈设在轴承挡圈压紧座的右端并设在拉杆头端盖内，轴承设在轴承挡圈的右端、拉杆头底座的左侧，所述的左活塞设在轴承与拉杆头端盖之间，右活塞设在轴承与拉杆头底座之间，所述活塞柱设在外端盖的内侧，精密弹簧设在活塞柱与内端盖之间，所述夹头安装环设在内端盖内、右部贯穿内端盖，夹头柄设在外端盖的右端并套在活塞柱、夹头安装环、精密弹簧和内端盖的外侧，所述弹簧夹头左端抵住精密弹簧、贯穿内端盖和夹头安装环、右端贯穿夹头柄。
[0010]作为优选，所述的空顶杆从左向右直通入活塞柱内孔，并与之连接为一体，空顶杆外圈与转子连接件内孔通过密封圈配合。
[0011]作为优选，所述的轴承固定在左、右活塞中间，而左、右活塞相互压合后被安装在拉杆头底座中，外端通过拉杆头端盖固定，并通过密封圈对其进行密封。
[0012]作为优选，所述的夹头柄通过螺钉直接固定在与空顶杆连接为一体的活塞杆右端面上。
[0013]作为优选，所述的弹簧夹头通过精密螺纹连接固定在夹头安装环，夹头安装环再由固定顶丝将其固定在内端盖上构成一体。
[0014]作为优选，所述的内端盖直接固定在转子连接件的右端面。
[0015]本实用新型公开了一种刀具形状测量装置，确保了夹持刀具在测量过程中夹持牢靠、运动精度高的工作稳定性，为在同一台刀具测量设备中实现圆度、直径及加工特征尺寸等形状参数的精密测量提供可能，相比于传动采用人工抓取刀具进行测量的原始方法，本实用新型可实现测量过程无人工干预，并始终确保针对同一个规格刀具夹持的接触力，确保测量过程对刀具自身无损伤，完全避免了人为因素导致测量精度难以提高的问题，为实现刀具形状自动化测量提供了方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为精密旋转轴的内部结构图；
[0017]图2为精密旋转轴的外部结构图；
[0018]图3为精密旋转轴的外部结构图；
[0019]图4为本实用新型实施例的结构示意图。
[0020]图中:1.弹簧夹头；2.夹头柄；3.夹头安装环；4.内端盖；5.精密弹簧；6.活塞柱；7.外端盖；8.转子连接件固定螺钉；9.右端盖；10.右端盖密封圈；11.转子连接件内孔密封圈；12.空顶杆；13.安装座；14.左端盖密封圈；15.左端盖；16.拉杆头固定螺钉；17.拉杆头底座；18.右活塞密封圈；19.拉杆头端盖固定螺钉；20.轴承；21.轴承挡圈；22.轴承挡圈压紧座；23.左活塞腔；24.拉杆头端盖密封圈；25.左活塞；26.左活塞密封圈；27.右活塞；28.右活塞密封圈；29.右活塞腔；30.左端盖内孔密封圈；31.电机安装螺钉；32.电机；33.转子转接件外密封圈；34.转子连接件；35.活塞柱密封圈；36.夹头安装环固定顶丝；37.拉杆头端盖；38.顶杆回退供气接头；39.顶杆前推供气接头；40.伺服电机；41.底板；42.直线轴；43.精密旋转轴；44.被测刀具；45.光学镜头；46.CCD相机；47.镜头及CXD安装座；48.二维调节平台；49.安装底座。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0022]参见图1至图4所示,一种刀具形状测量装置,包括直线轴42、底板41、安装底座49、精密旋转轴43、光学镜头45、(XD相机46和二维调节平台48，直线轴42安装在底板41上，所述的精密旋转轴43安装在直线轴42上，刀具44被精密旋转轴43夹住，光学镜头45和CXD相机46位于刀具44正上方，二维调节平台48位于刀具44的下方、通过安装底座49固定在底板41上，所述旋转轴43的内部结构采用模块化设计方法设计，包括以下模块:
[0023]安装底座模块，包括安装座13、内外端盖、左右端盖、拉杆头底座17和拉杆头端盖37，左右端盖分别设在安装座13的两端、通过密封圈与安装座13进行连接密封，拉杆头底座17固定在左端盖15的左端，拉杆头端盖37设在拉杆头底座17的左侧，外端盖7固定在右端盖9的右端，内端盖4设在外端盖7的右侧；
[0024]驱动模块，包括电机32和转子连接件34，电机32通过固定螺钉31固定在安装座13内法兰上，转子连接件34通过其固定螺钉直接固定在电机32的转子上，转动连接件34内外圈均安装有密封圈33，所述的内端盖4直接固定在转子连接件34的右端面；
[0025]刀具夹持模块，包括顶杆回退供气接头38、顶杆前推供气接头39、弹簧夹头1、夹头柄2、夹头安装环3、精密弹簧5、空顶杆12、轴承20、轴承挡圈21、轴承挡圈压紧座22、左活塞25、右活塞27和活塞柱6，所述的空顶杆12贯穿左右端盖、安装座13、外端盖7、活塞柱6、拉杆头底座17和拉杆头端盖37，轴承挡圈压紧座22设在拉杆头端盖37的左侧，轴承挡圈21设在轴承挡圈压紧座22的右端并设在拉杆头端盖37内，轴承20设在轴承挡圈21的右端、拉杆头底座17的左侧，轴承20固定在左、右活塞中间，而左、右活塞相互压合后被安装在拉杆头底座17中，外端通过拉杆头端盖37固定，并通过密封圈对其进行密封，所述的左活塞25设在轴承20与拉杆头端盖37之间，右活塞27设在轴承20与拉杆头底座17之间，所述活塞柱6设在外端盖7的内侧，空顶杆12从左向右直通入活塞柱6内孔，并与之连接为一体，空顶杆12外圈与转子连接件34内孔通过密封圈11配合，精密弹簧5设在活塞柱6与内2而盖4之间，所述夹头安装环3设在内2而盖4内、右部贯芽内2而盖4，夹头柄2设在外端盖7的右端并套在活塞柱6、夹头安装环3、精密弹簧5和内端盖4的外侧，通过螺钉直接固定在与空顶杆12连接为一体的活塞杆6右端面上，所述弹簧夹头I左端抵住精密弹簧5、贯穿内端盖4和夹头安装环3、右端贯穿夹头柄2，通过精密螺纹连接固定在夹头安装环3,夹头安装环3再由固定顶丝36将其固定在内端盖4上构成一体，内端盖4直接固定在转子连接件34的右端面。
[0026]当向拉杆头端盖37的顶杆前推供气接头39供应压缩空气时，左活塞腔23将充满具有一定压力的压缩空气，推动空顶杆12向右运动，从而空顶杆12右端的活塞柱6也将一起向右运动，从而挤压其右侧弹簧5，同时推动夹头柄2向外运动，夹头柄2向右运动后将逐步挤压弹黃夹头I，弹黃夹头I受到挤压后将抱紧刀具44,如此实现了对刀具44的自动夹紧；夹紧后，电机32转动，该旋转运动通过转子连接件32带动内端盖4、夹头柄2、弹簧夹头I和刀具44 一起转动，如此则实现了刀具44的自动旋转运动；电机32带动刀具44以一定速度运动的同时，配合光学镜头45及CCD相机46对刀具44圆周方向拍摄图像，测量完一支刀具44后，电机32停止转动，同时关闭供应给拉杆座左活塞腔23的压缩空气，并给拉杆座右活塞腔29供应压缩空气，则右活塞27将向左推动空顶杆12，随着空顶杆12向左退回，带动空顶杆12右侧的活塞柱6向左回退，之前受压的精密弹簧5逐步伸长，推动活塞柱6退回转子连接件34中，从而带动夹头柄2向左退回，最终松开弹簧夹头I，如此实现了刀具44的自动松开，通过上述方式，实现了刀具44的自动夹紧、松开和精密旋转动作，在使用时，刀具44插入弹簧夹头I孔中，可根据不同直径规格的刀具44选择对应规格的弹簧夹头1，通过气动控制技术夹紧刀具后，电机32带动其以一定速度进行匀速旋转，位于刀具44正上方的光学镜头45和CCD相机46实时拍摄刀具圆周方向上的图像，图像信息被反馈给测量系统，通过机器视觉和图像处理技术，可得到刀具直径、圆度、加工特征的各形状参数信息，直径值刀具映射到测量平面上的长方形的宽度值；当刀具位于不同转动角度下映射到测量平面上则会产生多组长方形的宽度值，分析这组宽度值的变量，则可得到刀具的圆度参数；刀具上的加工特征则通过刀具运动到圆周方向各位置的图像信息进行拼接对比，最终拼合成刀具上各加工特征在测量平面上的映射图像，从该图像上可提取出相关的刀具各加工特征参数值，以上述方式，最终实现对刀具直径、圆度、加工特征等形状参数全面测量功能。
[0027]本实用新型公开了一种刀具形状测量装置，确保了夹持刀具在测量过程中夹持牢靠、运动精度高的工作稳定性，为在同一台刀具测量设备中实现圆度、直径及加工特征尺寸等形状参数的精密测量提供可能，相比于传动采用人工抓取刀具进行测量的原始方法，本实用新型可实现测量过程无人工干预，并始终确保针对同一个规格刀具夹持的接触力，确保测量过程对刀具自身无损伤，完全避免了人为因素导致测量精度难以提高的问题，为实现刀具形状自动化测量提供了方案。
[0028]在本说明书的描述中，参考术语“ 一个实施例”、“ 一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0029]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种刀具形状测量装置，其特征在于，包括直线轴、底板、安装底座、精密旋转轴、光学镜头、CCD相机和二维调节平台，直线轴安装在底板上，所述的精密旋转轴安装在直线轴上，刀具被精密旋转轴夹住，所述的光学镜头和CCD相机位于刀具正上方，二维调节平台位于刀具的下方、通过安装底座固定在底板上。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述旋转轴的内部结构采用模块化设计方法设计，包括以下模块: 安装底座模块，包括安装座、内外端盖、左右端盖、拉杆头底座和拉杆头端盖，左右端盖分别设在安装座的两端、通过密封圈与安装座进行连接密封，拉杆头底座固定在左端盖的左端，拉杆头端盖设在拉杆头底座的左侧，外端盖固定在右端盖的右端，内端盖设在外端盖的右侧； 驱动模块，包括电机和转子连接件，电机通过固定螺钉固定在安装座内法兰上，转子连接件通过其固定螺钉直接固定在电机的转子上，转动连接件内外圈均安装有密封圈； 刀具夹持模块，包括顶杆回退供气接头、顶杆前推供气接头、弹簧夹头、夹头柄、夹头安装环、精密弹簧、空顶杆、轴承、轴承挡圈、轴承挡圈压紧座、左活塞、右活塞和活塞柱，所述的空顶杆贯穿左右端盖、安装座、外端盖、活塞柱、拉杆头底座和拉杆头端盖，轴承挡圈压紧座设在拉杆头端盖的左侧，轴承挡圈设在轴承挡圈压紧座的右端并设在拉杆头端盖内，轴承设在轴承挡圈的右端、拉杆头底座的左侧，所述的左活塞设在轴承与拉杆头端盖之间，右活塞设在轴承与拉杆头底座之间，所述活塞柱设在外端盖的内侧，精密弹簧设在活塞柱与内端盖之间，所述夹头安装环设在内端盖内、右部贯穿内端盖，夹头柄设在外端盖的右端并套在活塞柱、夹头安装环、精密弹簧和内端盖的外侧，所述弹簧夹头左端抵住精密弹簧、贯穿内端盖和夹头安装环、右端贯穿夹头柄。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述的空顶杆从左向右直通入活塞柱内孔，并与之连接为一体，空顶杆外圈与转子连接件内孔通过密封圈配合。
4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述的轴承固定在左、右活塞中间，而左、右活塞相互压合后被安装在拉杆头底座中，外端通过拉杆头端盖固定，并通过密封圈对其进行密封。
5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述的夹头柄通过螺钉直接固定在与空顶杆连接为一体的活塞杆右端面上。
6.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述的弹簧夹头通过精密螺纹连接固定在夹头安装环，夹头安装环再由固定顶丝将其固定在内端盖上构成一体。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述的内端盖直接固定在转子连接件的右端面。
【文档编号】G01B11/08GK203375946SQ201320485943
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】夏发平 申请人:昆山允可精密工业技术有限公司