本发明属于机械加工领域，具体涉及拉刀的跨棒距检测装置及其检测方法。
背景技术
随着机械加工技术的不断发展，对于机械加工的效率和精度也提出了新的要求。在机械加工领域，拉刀是一种用于拉削的成型工具，其刀具外周表面上通常设置有多排刀齿，且各排刀齿的尺寸和形状往往从切入端至切出端依次增加和变化，进而拉刀做拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的材料，最终得到所要求的尺寸和形状，拉刀常用于成批或大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽或者用于加工平面等。
花键孔加工是拉刀应用中较为常见的一种形式，拉刀的尺寸精度直接影响着花键孔的成型精度，故而需要在拉刀加工过程中，尽可能保证其加工精度。在渐开线花键拉刀的加工过程中，需不断对拉刀刃形进行测量用以作为修磨成型砂轮的根据，在拉刀韧性测量过程中，跨棒距是反映渐开线花键拉刀刃形的一项重要指标。
在现有技术中，渐开线花键拉刀的跨棒距测量通常采用量棒进行测量，但是在传统的跨棒距测量过程中，往往采用人手扶或者橡皮泥固定的方式，而没有用于将量棒固定在拉刀刀刃间的夹具；人手扶的形式存在瞬时性和不稳定性，往往很难掌握到量棒摆放的最佳位置，导致跨棒距测量出现较大的误差，而采用橡皮泥固定的形式容易因为橡皮泥的变形继而导致量棒位置的变动，导致测量误差的产生，且这种形式在不拆卸拉刀的情况下操作难度很大，影响跨棒距的测量效率；此外，传统的跨棒距测量过程中，由于其检具多为机械式结构，往往存在一定的读数误差，稳定性较差，且读出后的结构u型需要手动输入数控系统，再控制砂轮进行修磨，这样导致加工的效率进一步降低，且为了提升加工效率和精度，往往需要拉刀在机床上不拆卸的情况下进行测量，这对于现有技术中的大部分跨棒距检具都很难实现，虽然也已经出现了带电动测头自动测量的数控机床，但往往成本昂贵，应用局限性较大。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了拉刀的跨棒距检测装置及其检测方法，通过设置呈长条状的支撑架，在支撑架的两端分别设置一对在竖向上对应间隔分布的套筒，即设置于支撑架一端的第一套筒和第二套筒与设置于支撑架另一端的第三套筒和第四套筒，第一套筒设置于第二套筒的上方，第三套筒设置于第四套筒的上方，且第一套筒和第四套筒斜向对正并共轴线，第二套筒和第三套筒斜向对正并共轴线，继而使得两组位移传感器可对应匹配进套筒后，两组位移传感器的轴线相交于支撑架中部上方的一点，通过两组位移传感器的校零与检测可完成拉刀跨棒距的检测，位移传感器的定位固定准确，装卸操作简便快捷，能有效减少位移传感器的测量误差，提升跨棒距检测的效率和精度，降低跨棒距检测的检测成本。
为实现上述目的，本发明的一个方面，提供拉刀的跨棒距检测装置，用于拉刀的跨棒距检测，包括呈长条状的支撑架和可固定该支撑架并带动其在机床导轨上移动的移动平台，其特征在于，
所述支撑架两端的上表面上分别设置有一对套筒，即设置于所述支撑架一端的第一套筒和第二套筒与设置于所述支撑架另一端的第三套筒和第四套筒，两对所述套筒的轴线均处于所述支撑架上方的同一竖向平面内；且
所述第一套筒设置于所述第二套筒的上方，所述第三套筒设置于所述第四套筒的上方，所述第一套筒的轴线与所述第三套筒的轴线相交于所述支撑架中部的上方，且所述第一套筒的轴线与所述第四套筒的轴线共线，所述第二套筒的轴线与所述第三套筒的轴线共线，继而可使得四个位移传感器对应装配于四个所述套筒后，四个所述位移传感器的轴线相交于所述支撑架中部的上方，以用于所述拉刀的跨棒距测量。
作为本发明的进一步改进，所述移动平台对应所述支撑架开设有长条状的容置槽，以用于所述支撑架对应容置其中并实现该支撑架纵向上的定位。
作为本发明的进一步改进，所述支撑架上竖向开设有螺纹通孔，对应所述螺纹通孔在所述移动平台上开设有沉孔，继而对应所述螺纹通孔设置有可与其螺纹连接的丝杠，且该丝杠与所述螺纹通孔对应匹配后所述丝杠的端部可嵌入所述沉孔中，实现所述支撑架横向上的定位，且可通过该丝杠在所述螺纹通孔中的旋转而实现所述支撑架竖向上的升降。
作为本发明的进一步改进，在所述丝杠的端部设置有轮盘，通过旋转所述轮盘可实现所述支撑架在所述容置槽中的升降。
作为本发明的进一步改进，对应两对所述套筒分别竖向设置有连接肋板，即第一肋板和第二肋板，所述第一肋板可分别将所述第一套筒和所述第二套筒固定于所述支撑架一端的上表面，所述第二肋板可分别将所述第三套筒和所述第四套筒固定于所述支撑架另一端的上表面。
作为本发明的进一步改进，所述位移传感器包括可对应嵌套进所述套筒中并固定的传感器套筒和铁芯；
所述铁芯的一端设置有用于跨棒距检测的相关组件，其另一端活动连接在所述传感器套筒内并可在所述传感器套筒内往复伸缩，继而在所述铁芯背离所述传感器套筒的一端设置有挂钩，且在所述传感器套筒靠近所述挂钩的一端设置有挂环，从而使得所述铁芯收缩进所述传感器套筒后该挂钩可对应挂在所述挂环上。
作为本发明的进一步改进，所述移动平台的底部对应所述机床导轨开设有滑动槽，所述移动平台可以该滑动槽对应匹配在所述机床导轨上并可沿该机床导轨的长度方向往复移动，以完成所述拉刀不同轴线位置跨棒距的检测。
作为本发明的进一步改进，所述套筒的外周上沿轴向开设有开缝，并对应该开缝设置有螺纹连接件，通过所述螺纹连接件的松紧可实现所述开缝大小的控制，从而实现所述位移传感器在所述套筒中的快速装卸和固定。
本发明的另一个方面，提供一种根据所述的拉刀的跨棒距检测装置进行拉刀的跨棒距检测方法，其步骤如下：
s1：所述支撑架与所述移动平台对应设置后，将四个所述位移传感器对应装配进四个所述套筒中并固定，并将所述移动平台对应放置于所述机床导轨上，实现与所述拉刀位置的对应；
s2：将所述第一套筒和所述第四套筒中的所述位移传感器端部抵接，再将所述第一套筒和所述第四套筒中的所述位移传感器端部抵接，由两组斜向相对设置的所述位移传感器分别完成两组基准数据的采集；
s3：将四个所述套筒中的所述位移传感器的端部抵接压紧在所述拉刀的刀刃之间，由两组斜向相对设置的所述位移传感器分别完成两组位移数据的采集；
s4：由两组所述位移数据分别与对应的两组所述基准数据对比计算，从而完成所述拉刀跨棒距的测量。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的拉刀跨棒距检测装置，其通过设置呈长条状的支撑架，在支撑架的两端分别设置一对在竖向上对应间隔分布的套筒，即设置于支撑架一端的第一套筒和第二套筒与设置于支撑架另一端的第三套筒和第四套筒，第一套筒设置于第二套筒的上方，第三套筒设置于第四套筒的上方，且第一套筒和第四套筒斜向对正并共轴线，第二套筒和第三套筒斜向对正并共轴线，继而使得两组位移传感器可对应匹配进套筒后，两组位移传感器的轴线相交于支撑架中部上方的一点，通过两组位移传感器的校零与检测可完成拉刀跨棒距的检测，位移传感器的定位固定准确，装卸操作简便快捷，能有效减少位移传感器的测量误差，提升跨棒距检测的效率和精度，降低跨棒距检测的检测成本；
(2)本发明的拉刀跨棒距检测装置，其通过在移动平台上开设容置支撑架的容置槽，并在支撑架和容置槽中分别对应开设螺纹通孔和沉孔，再设置丝杠对应匹配其中，不仅有效实现了支撑架在移动平台上的定位，还可通过丝杠的旋转实现支撑架的升降，从而适应检测装置校零与检测的过程，进一步提升跨棒距检测的精度和效率；
(3)本发明的拉刀跨棒距检测方法，其步骤简单，操作便捷，能利用本发明中的拉刀跨棒距检测装置，快速、准确地完成拉刀跨棒距的检测，有效提升跨棒距检测的效率和精度，降低拉刀跨棒距检测的成本；
(4)本发明的拉刀跨棒距检测装置及其检测方法，其装置结构简单，设置简便，方法的步骤简洁，易于实现，通过对应设置的四个套筒来完成四个位移传感器的装配与固定，能通过一次检测得到拉刀同一轴线位置处的两个跨棒距数据，跨棒距的检测效率和检测精度高，大大降低了现有跨棒距检测过程中产生的测量误差，减少了跨棒距检测的经济成本，具体较好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中拉刀的跨棒距检测装置的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中拉刀的跨棒距检测装置的整体结构侧视图；
图3是本发明实施例中拉刀的跨棒距检测装置装配上位移传感器的示意图；
图4是本发明实施例中位移传感器的组成结构示意图；
图5是本发明实施例中位移传感器与拉刀对应匹配测量的示意图；
图6是本发明实施例中位移传感器的结构原理图；
图7是本发明实施例中拉刀的跨棒距检测装置与拉刀的匹配工作示意图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.支撑架，2.移动平台，3.位移传感器，3(a).第一传感器，3(b).第二传感器，3(c).第三传感器，3(d).第四传感器，301.传感器套筒，302.铁芯，303.球头量棒，304.微型钻卡头，305.挂钩，306.挂环；4.套筒，4(a).第一套筒，4(b).第二套筒，4(c).第三套筒，4(d).第四套筒；5.丝杠，501.螺纹通孔，502.沉孔，503.轮盘；6.拉刀，7.机床导轨，8.连接肋板，8(a).第一肋板，8(b).第二肋板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明优选实施例中拉刀的跨棒距检测装置的整体结构如图1和图2中所示，其优选包括支撑架1和移动平台2，支撑架1上设置有多个可容置位移传感器3的套筒4，相应数量的位移传感器3可对应匹配进套筒4中，以进行拉刀6跨棒距的测量。
具体地，如图1中所示，优选实施例中的支撑架1呈长条形结构，其底部为长方体状长条结构，移动平台2与支撑架1对应设置，其上表面上对应支撑架1开设有呈长条状的凹槽，作为支撑架1的容置槽，支撑架1的底部可对应嵌入该容置槽中实现定位；进一步地，拉刀6在应用时往往两端固定，并在其下方设置有机床导轨7，如图7中所示，故而可将跨棒距检测装置设置在机床导轨上，通过跨棒距检测装置在机床导轨上的移动而实现拉刀6各位置跨棒距的测量；进一步优选地，在移动平台2的底部平面上开设有轴线与上述容置槽轴线垂直的滑动槽，以对用于移动平台2可对应匹配上机床导轨7，并沿机床导轨7的长度方向往复移动，即可由移动平台2带动支撑架1沿机床导轨7的长度方向作往复运动，继而测量拉刀6各处的跨棒距。
进一步地，本发明优选实施例中的支撑架1两端分别设置有两个套筒4，即设置于支撑架1一端的第一套筒4(a)和第二套筒4(b)，以及设置于支撑架1另一端上的第三套筒4(c)和第四套筒4(d)，四个套筒4设置在同一个竖向平面内，且第一套筒4(a)设置在第二套筒4(b)上方，第三套筒4(c)设置在第四套筒4(d)上方；进一步地，第一套筒4(a)的轴线与第二套筒4(b)的轴线在支撑架1中部的上方相交，第三套筒4(c)的轴线与第四套筒4(d)的轴线也在支撑架1中部的上方相交，且第一套筒4(a)的轴线与第四套筒4(d)的轴线共线，第二套筒4(b)的轴线与第三套筒4(c)的轴线，即支撑架1两端的套筒4沿支撑架1中部的竖向轴线对称设置。在本发明优选实施例中，对支撑架1两端的两套筒4轴线之间的夹角大小不做具体限定，其可根据实际需要进行优选，如30°、60°、90°、或者其他度数，即第一套筒4(a)的轴线与第二套筒4(b)的轴线之间的夹角可以为30°、60°、90°、或者其他度数。
进一步地，优选实施例中的套筒4沿轴线方向在外周上开设有开缝，如图1中所示，可通过控制开缝的大小而控制套筒4内径的大小，以容置不同大小的位移传感器3；进一步地，对应上述开缝设置有螺纹连接件，通过螺纹连接件的松动和锁紧可实现开缝大小的控制，即可实现位移传感器3的快速装卸和固定，此连接锁定形式在现有技术中应用较为成熟，在此不做赘述。
进一步优选地，对应优选实施例中支撑架1两端的套筒4竖向设置有两个连接肋板8，即第一肋板8(a)和第二肋板8(b)，其中，第一肋板8(a)可将第一套筒4(a)和第二套筒4(b)固定在支撑架1的一端，并实现第一套筒4(a)和第二套筒4(b)定位；第二肋板8(b)可将第三套筒4(c)和第四套筒4(d)固定在支撑架1的另一端，并实现两套筒4的定位。优选实施例中的连接肋板8如图1和图2中所示，呈一定圆弧状设置，当然，其结构也不局限于附图中所示，可根据实际需要优选为别的形式。
进一步地，优选实施例中在支撑架1和移动平台2之间设置有外周壁面开设有螺纹的丝杠5，以其实现支撑架1在移动平台2上的定位和升降；具体地，在支撑架1上竖向开设有贯通支撑架1上下两端面并开设有内螺纹的螺纹通孔501，并在移动平台2容置支撑架1的容置槽底部对应位置开设有盲孔，即沉孔502，继而支撑架1在移动平台2上对应放置后，螺纹通孔501和沉孔502对正，将丝杠5从支撑架1上表面竖向旋入螺纹通孔501中，并以其下端突出于支撑架1的下表面后嵌入沉孔502中，此时，丝杠5也起到“销”的作用而将支撑架1在移动平台2上的横向位置固定，即限制支撑架1在容置槽中横向移动；进一步地，通过旋转丝杆5可实现支撑架1在容置槽中的竖向升降，即可由支撑架1带动两端的套筒4竖向升降而进行检测装置位置的校核。
进一步优选地，丝杠5的上端突出于支撑架1的上表面，并对应丝杠5的该端部设置有轮盘503，通过转动轮盘503可旋动丝杠5，继而带动支撑架1在容置槽中升降一定高度，完成检测装置的校零。
进一步地，优选实施例中的位移传感器3如图4中所示，具体地，优选实施例中的位移传感器3包括传感器套筒301和铁芯302，传感器套筒301中容置有弹簧、线圈、线圈骨架等部件，如图6中所示，且位移传感器3可通过传感器套筒301嵌入套筒4中实现定位和固定；进一步地，铁芯302的一端伸入传感器套筒301中并与其内部的弹簧固定连接，继而可通过该弹簧的伸缩而实现铁芯302在传感器套筒301中的伸缩；进一步地，铁芯302的另一端突出于传感器套筒301以用于与待检测工件抵接，在该端部设置有球头量棒303和微型钻卡头304；进一步优选地，在靠近球头量棒303的一侧设置有挂钩305，并相应在传感器套筒301有铁芯302伸出的端部设置有挂环306，继而铁芯302可压缩传感器套筒301中的弹簧后回缩进传感器套筒301中，并使得挂环306与挂钩305靠近，进而可将挂钩305挂在挂环306上。
进一步地，优选实施例中地检测装置上对应匹配4个位移传感器3后的示意图如图3所示，即分别设置第一传感器3(a)、第二传感器3(b)、第三传感器3(c)、第四传感器3(d)对应匹配嵌入第一套筒4(a)、第二套筒4(b)、第三套筒4(c)、第四套筒4(d)中。进一步优选地，优选实施例中的位移传感器3为结构原理如图6所示的直线回弹式lvdt位移传感器，其为接触式测量，测量精度高，稳定可靠，且其工作原理优选为：铁芯302在一次交变磁场的激励下，产生沿铁芯302中心轴(即传感器套筒301中线圈的中心轴)分布并沿铁芯302对称的交变磁场。此时，线圈中心轴上的磁感应强度为铁芯302位置的轴向分布函数，故而两个二次线圈的感应电动势es1与es2也成了铁芯位置的函数，理想情况下，两者可成为线性函数关系；进一步地，将两个二次线圈差接后，便可获得与铁芯位移成线性关系的二次输出：es＝es1-es2；进一步地，铁芯302前段设置有螺纹并螺纹固接有一微型钻卡头304和可夹紧配套的一系列球头量棒303(一系列头部带有直径不等的钢球的圆柱棒)。继而，测量时，铁芯302和球头量棒303通过传感器套筒内的弹簧作用压紧在拉刀6的各刀刃之间；不测量时，可通过微型钻卡头304后的挂钩305钩住传感器套筒301端部设有的挂环306，压缩传感器套筒301内部弹簧使得铁芯302得以缩进传感器套筒301内。本发明优选实施例中的位移传感器3与现有技术中的位移传感器3在工作原理上差别不大，位移传感器3在现有技术中的应用也较为成熟，故而在此不做赘述。
进一步地，运用本发明优选实施例中的检测装置检测拉刀的跨棒距时，对应装配固定有4个位移传感器3的检测装置如图7所示安装在机床导轨7上，各位移传感器3的挂钩305均优选挂在挂环306上，继而通过旋转轮盘503，使支撑架1上升一定高度，且此时四个位移传感器3的轴线交点位于拉刀6的上方，继而分别拨动共轴线的两铁芯302上的挂钩305，使得两组共轴线的铁芯302在弹簧作用下分别相向伸出并以端部抵接，即第一传感器3(a)和第四传感器3(d)为一组，两者的铁芯302可相互抵接，第三传感器3(c)与第二传感器3(b)为另一组，两者的铁芯302也可相向抵接，分别记录两组位移传感器3抵接时的位移数据a1和b1，上述两数据分别反应了此时第一传感器3(a)与第四传感器3(d)的位移和和第三传感器3(c)与第二传感器3(b)的位移和，以此作为两组位移传感器3的基准数据，此过程称为检测装置的校零过程；继而，将两组位移传感器3的铁芯302缩回并固定，转动轮盘503，使得支撑架1下降到合适的位置，使得两组位移传感器3的轴线交点处于拉刀6的径向截面上，进而分别将两组位移传感器3的挂钩305从挂环306上取下，使得各位移传感器3的球头量棒303正确压紧在拉刀6的刀刃之间，如图5中所示，此时分别记录两组位移传感器3抵接时的位移数据a2和b2；最后，通过测量时的一组数据a2和b2分别减去校零时的一组数据a1和b1，便可得到两组跨棒距。同理，可在挂起位移传感器3的铁芯302后转动拉刀6，检测拉刀6同一轴线位置上不同环向位置的跨棒距，并可通过移动平台2的移动实现拉刀6不同轴线位置跨棒距的测量，测得的数据可用于跟标准数据作比较来指导完成拉刀6的修磨加工。
进一步优选地，优选实施例中各位移传感器3对拉刀6跨棒距的检测过程均可通过数控程序来进行，基准数据和位移数据的读取与计算均可借助计算机程序来完成，减少人工读数和/或计算过程中可能引入的误差，提升检测的效率；且测得的跨棒距数据可进一步通过数控程序生产相应的工作指令到砂轮等部件，自动控制并完成拉刀6的修磨加工，上述对于数控技术和/或计算机技术的应用在现有技术中已较为成熟，且并非本发明所研究的重点，故而在此不做赘述。
进一步地，运用优选实施例中的跨棒距检测装置完成拉刀的跨棒距检测的步骤可优选如下所示：
s1：将支撑架1对应放置在移动平台2上的容置槽中，以丝杠5限位连接，再将两组位移传感器3(即四个)对应装配进套筒4后固定，并将各位移传感器3的挂钩305对应挂在挂环306上；
s2：将容置有支撑架1的移动平台2对应放置于待检测拉刀所在的机床导轨上，通过移动平台2的横向移动使拉刀6到达需要检测跨棒距的位置；
s3：转动丝杠5端部的轮盘503，使支撑架1上升一定高度并使得两组位移传感器3的轴线交点处于拉刀6的上方；
s4：分别将两组共轴线的位移传感器3的挂钩305从挂环306上取下，并使得两共轴线位移传感器3前端的球头量棒303对应抵接，完成两组位移传感器3(即斜向相对设置的两组位移传感器3)基准数据的采集，实现检测装置的校零，在一组位移传感器3进行基准数据采集时，另一组位移传感器3的挂钩305挂在其对应的挂环306上；
s5：将各位移传感器3的挂钩305分别对应挂在其挂环306上，旋转轮盘503，使支撑架1下降一定高度，直至两组位移传感器2的轴线交点处于拉刀6的径向截面上，优选实施例中可进一步优选直至两组位移传感器2的轴线交点处于拉刀6的轴线上；
s6：分别将各位移传感器3的挂钩305从挂环306上取下，并使得各位移传感器3的球头量棒303正确压紧在拉刀6的刀刃之间，继而完成此时两组位移传感器3(即斜向相对设置的两组位移传感器3)的两组位移数据的采集，通过两组位移数据与两组基准数据的对比计算便可得到拉刀6的两组跨棒距；
s7：通过移动平台2的移动和/或拉刀6的旋转，可对应完成拉刀不同轴线位置和/或同一轴线位置的不同环向位置的跨棒距测量，最后完成检测装置从机床导轨上取下、位移传感器从套筒中取出等工序，将装置恢复初始状态。
本发明优选实施例中的拉刀跨棒距检测装置及其检测方法中，检测装置的结构简单，装配便捷，检测方法的步骤简便，可操作性强，继而能精确有效地完成拉刀跨棒距的检测，提升跨棒距检测的效率，降低跨棒距检测的误差，减少跨棒距检测的经济成本，具有极佳的应用推广价值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。