高速加工刀柄多尺寸测量装置

摘要

本发明是一种用于高速加工刀柄主要参数的测量装置，采用高精度电感位移传感器作为测量元件，将多个电感位移传感器安装在专用的测量基座中，通过误差转移和尺寸变换机构，实现多尺寸的快速、精确测量。通过电感传感器、导线、数字式显示仪、计算机以及专业软件，可以将测量的数据通过导线与数字式显示仪连接，由数字式显示仪显示测量的大小并直接判断出是否符合要求。测量数据还可以由导线传送至计算机进行储存，作为质量分析的依据。本发明具有精度精度高，速度快，使用方便，制造成本低等诸多优点。

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，特指一种能同时测量高速加工刀柄的多个主要尺寸装置。

背景技术

高速加工工具系统是高速精密数控机床（加工中心）的重要组成部分，其结构特性、动态特性、动平衡稳定性等直接影响和制约着高速加工的质量和效率。

目前广泛使用的高速加工刀柄采用了与主轴内孔锥面和端面同时贴紧的两面定位结构，具有工作更可靠、定位精度和静、动态刚度高，允许转速高等优点，在高速加工得到最为广泛的应用，使用范围几乎覆盖所有刀具领域。

由于高速刀柄采用了锥面和端面同时定位的过定位结构，导致了其锥面以及相关的装卸表面的加工精度要求很高，必须采用专用的测量装置进行测量。目前高速加工刀柄主要尺寸的专用测量装置有两类，一类是用于检测室的气动测量仪，另一类是用于生产车间的千分表测量仪。

高速加工刀柄气动测量仪测量精度高，但存在以下缺点：

（1）    需要单独配压力气源，整体制造成本高。

（2）    为了使气源压力稳定，仪器使用前的校准准备时间较长。

（3）    目前的高速加工气动测量仪每次只能测量单个尺寸，测量效率低。

高速加工刀柄千分表测量仪对使用环境的要求不高，制造成本也较低，但其测量精度偏低，容易造成产品等级误判。

发明内容

本发明的目的是设计一种能够同时快速准确测量高速加工刀柄4个主要尺寸D1，D2，L5，L6的装置，解决目前高速加工刀柄在生产和检验中存在的测量精度低，测量效率低的问题。

实现本发明目的技术方案为：

基于比较测量原理，采用高精度电感位移传感器作为测量元件，将多个电感位移传感器安装在专用的测量基座中，通过误差转移和尺寸变换机构，实现多尺寸的快速、精确测量，并可以将测量导入计算机中，实现数字化测量。

本发明所述装置是由底座、传感器、大端直径测量环，小端直径测量，微调机构，支承片弹簧，斜面测量盘杆等主要零部件组成。通过电感传感器、导线、数字式显示仪、计算机以及专业软件，可以将测量的数据通过导线与数字式显示仪连接，由数字式显示仪显示测量的大小并直接判断出是否符合要求。测量数据还可以由导线传送至计算机进行储存，作为质量分析的依据。

为了提高测量精度，本发明采取了两个措施：

（1）采用2个分辨率达到0.01微米的高精度电感位移传感器，避免了因千分表因测量精度不够产生产品等级误判。千分表的实际测量误差大约2微米，而高速加工大小端直径的制造公差4~6微米，这容易造成产品的质量等级误判。

（2）大小端直径D1和D2分布采用了两个不同的直径测量环。小端直径测量环安装在一个支承片弹簧上，保证小端直径测量环4只能在直径测量方向上移动，这样转移了因大端直径D2的尺寸误差而产生的小端直径测量误差，提高了测量精度。

小端直径测量环内设有一个可调支承钉，其位置由校准量规确定，确保传感器6测量到的变化值就是大端直径的变化值。

大端直径测量环设有了2个固定支撑钉、一个压紧滑柱和一个传感器B。2个固定支撑钉A起到了一个直角V型块的作用，确保传感器B测量到的变化值就是大端直径的变化值。

为了提高测量效率，本发明采取了两个措施：

（1）在测量装置上安装了4个位移传感器，使得高速加工刀柄的4个主要尺寸D1、D2、L5、L6同时测量成为可能。

（2）为了保证高速加工刀柄安装后能够同时准确的测量出夹紧斜面位置的尺寸L5，本发明采用了尺寸变换机构。通过测量斜面滑动测量盘杆9的位置变化即可测量出夹紧斜面位置的尺寸L5。

尺寸变换机构包括回位弹簧、压紧弹簧、夹紧斜面测量盘杆和支承架。高速加工刀柄的自重将压下压紧弹簧，迫使斜面测量盘杆在支承架中的导向孔内滑动，直到与夹紧斜面接触，根据传感器测量到的斜面测量盘杆的位置变化即可以得到夹紧斜面位置的尺寸L5。现有的测量仪器在高速加工刀柄安装后还需要通过人工操作才能完成夹紧斜面位置的尺寸L5的测量，测量效率低。

本发明与现有的高速加工刀柄测量装置相比，具有以下优点：

（1）可以同时测量高速加工刀柄的主要4个参数，使用方便，测量效率高。

（2）采用高分辨率的电感测微仪（可达到0.01微米），测量精度高。

（3）测量数据通过数字式显示仪显示，避免了视觉产生的读值误差。

（4）测量数据可以传送至计算机，便于测量数据保存和分析。

附图说明

图1为HSK刀柄主要测量尺寸。

图2为本发明测量装置的结构图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为图2的B-B剖面图。

图中，1 传感器A，2 大端直径测量环，3 支承片弹簧，4 小端直径测量环，5 传感器B，6 高速加工刀柄，7 回位弹簧，8 压紧弹簧，9 夹紧斜面测量盘杆，10 支承架，11传感器C，12传感器D，13 端盖，14 底座，15 压紧弹簧，16 压紧滑柱，17 固定支承钉A，18 固定支承钉B，19 可调支承钉。

具体实施方式

本发明所述装置是由底座14、传感器A1、传感器B5、传感器C11、传感器D12、大端直径测量环2，小端直径测量4，支承片弹簧3，夹紧斜面测量盘杆9等主要零部件组成。

以HSK63A型号的刀柄测量为例，由专业厂家生产的HSK63A的校准量规的4个尺寸分别为：

D1=46.537；D2=48.010；L5=18.13；L6=9.94

本发明可以同时对HSK63A刀柄的4个主要尺寸D1、D2、L5、L6进行测量并能够传送至计算机。

如图2所示，本发明所述装置是由底座14、传感器A1、传感器B5、传感器C11、传感器D12、大端直径测量环2，小端直径测量4，支承片弹簧3，夹紧斜面测量盘杆9等主要零部件组成。

大端直径测量环内孔直径比D1大0.5mm，内部设有2个相互垂直的螺纹孔，内装2个固定支撑钉；在其角平分线上设有一个螺纹孔，内装一个螺钉、一个压力弹簧和一个压紧滑柱16；传感器B5装在与固定支撑钉A17共线的孔内。

小端直径测量环内孔直径比D2大0.5mm，在与固定支撑钉A17同方向的位置开有螺纹孔，内部安装一个可调支承钉19，其伸出位置由校准量规确定。传感器D12装在与固定支撑钉19共线的孔内。2个支承片弹簧3安装在端盖面上，小端直径测量环安装2个支承片弹簧3上，安装时保证片弹簧的预紧力朝向传感器19的测量点，摆动方向与固定支撑钉19方向一致。

尺寸变换机构包括回位弹簧7、压紧弹簧8、夹紧斜面测量盘杆9安装在支承架10的孔内，孔的长度大于夹紧斜面测量盘杆的轴径。夹紧斜面测量盘杆9的上部小圆盘下安装回位弹簧7、上部小圆盘上压紧弹簧8。支承架10安装在端盖面上。传感器A1安装在盖面上，穿过盖面上孔与夹紧斜面测量盘杆9的大圆盘底面垂直接触，测量斜面测量盘杆9的位置变化。

传感器C11安装在盖面上，穿过盖面上孔与HSK刀柄6的装卸面垂直接触，测量装卸面的位置变化。

传感器A1用于测量尺寸L5，传感器B5用于测量大端尺寸D2，传感器C11用于测量装卸尺寸L6，传感器D12用于测量小端尺寸D1 。

其具体实施过程及步骤如下：

1、测量装置的校准

将HSK校准量规放入测量装置的大小端直径测量环内，由大端直径测量环内的压紧弹簧15和压紧滑柱16推动HSK校准量规靠紧在两个相相互垂直的固定支承钉A 17和固定支承钉B 18的表面上，完成HSK校准量规的装夹。调整电感测微仪，是的每传感器的输出值都为0，完成测量装置的校准。

在一批HSK刀柄的测量中，测量装置的校准过程只要进行一次即可。

2、HSK刀柄的装夹

    HSK刀柄的装夹过程与HSK校准量规的装夹相同

3、HSK刀柄主要参数的测量

HSK刀柄的装夹完成后， 数字式显示仪将立即同时显示4个传感器位置变动量以及4个尺寸的测量值，并可以在显示仪上直接显示并判断出是否满足要求，最后将测得的数据传送至计算机。例如：

传感器A1测量到的变动量0.045mm，传感器B5测量到的变动量0.0018mm，传感器C11测量到的变动量-0.022mm，传感器D12测量到的变动量-0.0035mm，对应的尺寸测量值分别为：

L5=18.13+0.045=18.175mm；

D2=48.010+0.0018=48.0118mm；

D1=46.537-0.0035=46.5335mm。

L6=9.94-0.022=9.918mm；

这些测量数据可以通过数据线传送到计算机中。

4、HSK刀柄的卸下

可见本发明HSK刀柄测量装置的测量过程简单，测量精度高。