非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，涉及一種非接觸式刀具檢測(cè)裝置，具體為采用激光對(duì)刀具進(jìn)行測(cè)量及破損檢測(cè)的裝置。非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置包括激光發(fā)射單元、激光接收單元；激光發(fā)射單元與激光接收單元相對(duì)設(shè)置，激光發(fā)射單元發(fā)射孔射出的激光射入激光接收單元的接收孔，待測(cè)刀具置于光束的路徑上；激光發(fā)射單元與激光接收單元通過底部設(shè)置的航空接頭與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接；激光發(fā)射單元與激光接收單元通過底部設(shè)置的螺紋直通與外部氣源相連接；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)新穎，降低成本，降低工作量，安裝方便，占用空間小，方便安裝及調(diào)整等等特點(diǎn)，故屬于一種集經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性為一體的新型非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置。
【專利說明】
非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，涉及一種非接觸式刀具檢測(cè)裝置，具體為采用激光對(duì)刀具進(jìn)行測(cè)量及破損檢測(cè)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]刀具在切削過程中因?yàn)槟Σ磷饔脤⒅饾u磨損，當(dāng)磨損量達(dá)到一定的程度時(shí)，切削力加大，切削溫度升高，切肩顏色變化，甚至產(chǎn)生振動(dòng)。同時(shí)，工件尺寸可能發(fā)生變化，已加工的表面也明顯惡化，此時(shí)必須要更新刀具。有時(shí)，刀具也有可能在切削過程中突然損壞而失效，造成刀具破損。刀具的磨損，破損及其使用壽命對(duì)加工的質(zhì)量，生產(chǎn)效率和成本的影響很大，因此它是切削過程中極為重要的問題之一。在刀具的使用過程中，不可避免的會(huì)使刀具發(fā)生磨損，而平時(shí)我們?nèi)庋蹮o法觀測(cè)出刀具的磨損情況。
[0003]隨著制造技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)制造業(yè)的自動(dòng)化程度和智能化水平提出了更高的要求。因此，利用激光對(duì)刀具在線自動(dòng)檢測(cè)和破損檢測(cè)技術(shù)就成為切削加工行業(yè)和刀具生產(chǎn)行業(yè)對(duì)刀具參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)選技術(shù)，從而大大提高了切削加工和刀具生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化進(jìn)程，有效解決了產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控問題。
[0004]激光檢測(cè)技術(shù)可以利用到切削加工行業(yè)的應(yīng)用研究主要是注重于刀具狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，比如:刀具的異常缺失、磨損、破損、折斷、崩刃、選刀錯(cuò)誤，尤其是隨著我國(guó)的航空、汽車以及醫(yī)療器械制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)相關(guān)零部件的加工精度越來越高，加工零部件過程中的刀具狀態(tài)檢測(cè)顯得尤為重要，刀具狀態(tài)檢測(cè)是切削加工行業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，研究設(shè)計(jì)一種新型的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是研究設(shè)計(jì)一種新型的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置。用以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具狀態(tài)的檢測(cè)，進(jìn)而保證產(chǎn)品加工質(zhì)量問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置包括激光發(fā)射單元、激光接收單元;激光發(fā)射單元與激光接收單元相對(duì)設(shè)置，激光發(fā)射單元發(fā)射孔射出的激光射入激光接收單元的接收孔，待測(cè)刀具置于光束的路徑上;激光發(fā)射單元與激光接收單元通過底部設(shè)置的航空接頭與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接;激光發(fā)射單元與激光接收單元通過底部設(shè)置的螺紋直通與外部氣源相連接；
[0009]本發(fā)明所述的激光發(fā)射單元包括:發(fā)射單元?dú)んw、激光發(fā)射裝置、發(fā)射單元硬件電路、機(jī)械快門結(jié)構(gòu)、航空快接裝置;激光發(fā)射裝置與發(fā)射單元硬件電路裝于發(fā)射單元?dú)んw內(nèi)部，機(jī)械快門結(jié)構(gòu)裝于發(fā)射單元?dú)んw的前部及下部;航空快接裝置裝于發(fā)射單元?dú)んw下部；
[0010]本發(fā)明所述的激光接收單元包括:接收單元?dú)んw、激光接收裝置、接收單元硬件電路、機(jī)械快門結(jié)構(gòu)、航空快接裝置;激光接收裝置與接收單元硬件電路裝于接收單元?dú)んw內(nèi)部，機(jī)械快門結(jié)構(gòu)裝于接收單元?dú)んw的前部及下部;航空快接裝置裝于接收單元?dú)んw下部。
[0011]本發(fā)明所述的發(fā)射單元?dú)んw包括:發(fā)射單元前殼體與發(fā)射單元后殼體;發(fā)射單元前殼體上加工有氣孔1、氣孔Π及通孔;發(fā)射單元前殼體與發(fā)射單元后殼體通過螺栓連接為一體。
[0012]本發(fā)明所述的激光發(fā)射裝置包括:透鏡、激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器及激光發(fā)射器;激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器裝于發(fā)射單元前殼體的內(nèi)側(cè)，激光發(fā)射器裝于激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器上，激光發(fā)射器和激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器與發(fā)射單元硬件電路相連接;透鏡裝于通孔上，位于發(fā)射單元前殼體的前部。
[0013]本發(fā)明所述的接收單元?dú)んw包括:接收單元前殼體與接收單元后殼體;接收單元前殼體上加工有氣孔1、氣孔Π及通孔;接收單元前殼體與接收單元后殼體通過螺栓連接為一體。
[0014]本發(fā)明所述的激光接收裝置包括:光電接收組件及透鏡;光電接收組件裝于接收單元前殼體上并與接收單元硬件電路相連接;透鏡裝于通孔上，位于接收單元前殼體的前部。
[0015]本發(fā)明所述的機(jī)械快門結(jié)構(gòu)包括:防塵遮板組件、氣體分流塊及螺紋直通;防塵遮板組件裝于發(fā)射單元前殼體及接收單元前殼體的前部，防塵遮板組件上的鏡頭與透鏡同軸;螺紋直通裝于氣體分流塊上，氣體分流塊裝于發(fā)射單元前殼體及接收單元前殼體的下部，將螺紋直通傳送來的氣體分別送入氣孔I和氣孔Π中；螺紋直通與外部氣源相連接。
[0016]本發(fā)明所述的航空快接裝置包括:航空接頭轉(zhuǎn)接塊及航空接頭;航空接頭裝于航空接頭轉(zhuǎn)接塊上，航空接頭轉(zhuǎn)接塊裝于發(fā)射單元后殼體與接收單元后殼體的下部;航空接頭與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接。
[0017]本發(fā)明主要在于提供一種利用半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)非接觸式刀具檢測(cè)的裝置。半導(dǎo)體激光器的激光屬于可見光，Class2類激光，直徑小于0.4_，擴(kuò)散角< 3°，功率< 3mW，波長(zhǎng)為640—670nm。該檢測(cè)裝置的測(cè)量不確定度主要由三部分誤差組成，即光學(xué)系統(tǒng)對(duì)測(cè)量精度的影響，加工過程中的環(huán)境保護(hù)對(duì)測(cè)量精度的影響和測(cè)量過程中的環(huán)境保護(hù)對(duì)測(cè)量精度的影響。
[0018]本發(fā)明是以激光為載體，具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、測(cè)量范圍大等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理是由發(fā)射單元中的半導(dǎo)體激光器發(fā)射出光束，光束經(jīng)過聚焦準(zhǔn)直鏡組后形成一束聚焦準(zhǔn)直的激光。外部氣源經(jīng)過發(fā)射單元?dú)怏w分流塊后形成兩路氣源，一路用于打開機(jī)械快門結(jié)構(gòu)，使激光從發(fā)射單元發(fā)射出去；另外一路用于使腔體內(nèi)形成正氣壓，防止外界灰塵雜物等進(jìn)入腔體內(nèi)，達(dá)到氣密封的效果。聚焦準(zhǔn)直后的激光束通過機(jī)械快門結(jié)構(gòu)從發(fā)射單元射出，射向?qū)?cè)同樣帶有快門結(jié)構(gòu)的接收單元。外部氣源經(jīng)過接收單元?dú)怏w分流塊后形成兩路氣源，一路用于打開機(jī)械快門結(jié)構(gòu)，使激光射入到接收單元;另外一路用于使腔體內(nèi)形成正氣壓，防止外界灰塵雜物等進(jìn)入腔體內(nèi)，達(dá)到氣密封的效果。射入接收單元的光束經(jīng)過接收單元快門結(jié)構(gòu)后射在光電接收組件上，完成光電轉(zhuǎn)換，電信號(hào)在經(jīng)過前端信號(hào)處理及高速高精度的AD進(jìn)行處理，得到激光強(qiáng)度，根據(jù)遮擋激光的百分比以及算法來推導(dǎo)出刀具的相關(guān)測(cè)量尺寸。刀具在測(cè)量過程中，通過旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)來逐漸靠近并遮擋工作區(qū)域的激光束，當(dāng)遮擋到50%的情況下，接收單元會(huì)輸出脈沖觸發(fā)信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過這個(gè)觸發(fā)信號(hào)鎖存機(jī)床當(dāng)前運(yùn)動(dòng)軸的位置，經(jīng)過換算得到刀具的幾何尺寸。該裝置還可以用來檢測(cè)刀具的破損情況。將刀具快速移動(dòng)到一個(gè)應(yīng)該能截?cái)嗉す馐奈恢?，如果這時(shí)接收器還能接收到激光束，則說明刀具的刀尖已損壞。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在:
[0020]1、本發(fā)明可以在正常的主軸轉(zhuǎn)速下對(duì)刀具進(jìn)行測(cè)量，獲得刀具的跳動(dòng)和振擺圓錐參數(shù)；
[0021]2、本發(fā)明能夠測(cè)量非常小的、精巧的刀具，而不會(huì)磨損或損壞刀具；
[0022]3、本發(fā)明能夠以極高的速度檢測(cè)刀具的破損情況，檢測(cè)循環(huán)時(shí)間短，自動(dòng)加工可靠性尚;
[0023 ] 4、本發(fā)明能夠檢測(cè)多齒刀具的每個(gè)刀齒的損壞情況。
[0024]本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)新穎設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，能有效的降低成本，減少實(shí)驗(yàn)人員的工作量，安裝方便，占用空間小，方便安裝及調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，其大批量投入市場(chǎng)必將產(chǎn)生積極的社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明共有3幅附圖，其中:
[0026]附圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]附圖2為本發(fā)明激光發(fā)射單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]附圖3為本發(fā)明激光接收單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]在圖中:1、激光發(fā)射單元2、光束3、待測(cè)刀具4、激光接收單元5、鏡頭6、防塵遮板組件7、透鏡8、通孔9、發(fā)射單元前殼體10、發(fā)射單元硬件電路11、激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器12、激光發(fā)射器13、發(fā)射單元后殼體14、航空接頭15、航空接頭轉(zhuǎn)接塊16、氣體分流塊17、螺紋直通18、接收單元前殼體19、光電接收組件20、接收單元硬件電路21、接收單元后殼體K1、氣孔I K2、氣孔Π。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明的具體實(shí)施例如附圖所示，非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置包括激光發(fā)射單元1、激光接收單元4;激光發(fā)射單元I與激光接收單元4相對(duì)設(shè)置，激光發(fā)射單元I發(fā)射孔射出的激光射入激光接收單元4的接收孔，待測(cè)刀具3置于光束2的路徑上;激光發(fā)射單元I與激光接收單元4通過底部設(shè)置的航空接頭14與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接;激光發(fā)射單元I與激光接收單元4通過底部設(shè)置的螺紋直通17與外部氣源相連接；
[0031]激光發(fā)射單元I包括:發(fā)射單元?dú)んw、激光發(fā)射裝置、發(fā)射單元硬件電路10、機(jī)械快門結(jié)構(gòu)、航空快接裝置;激光發(fā)射裝置與發(fā)射單元硬件電路10裝于發(fā)射單元?dú)んw內(nèi)部，機(jī)械快門結(jié)構(gòu)裝于發(fā)射單元?dú)んw的前部及下部;航空快接裝置裝于發(fā)射單元?dú)んw下部；
[0032]激光接收單元4包括:接收單元?dú)んw、激光接收裝置、接收單元硬件電路20、機(jī)械快門結(jié)構(gòu)、航空快接裝置;激光接收裝置與接收單元硬件電路20裝于接收單元?dú)んw內(nèi)部，機(jī)械快門結(jié)構(gòu)裝于接收單元?dú)んw的前部及下部;航空快接裝置裝于接收單元?dú)んw下部。
[0033 ]發(fā)射單元?dú)んw包括:發(fā)射單元前殼體9與發(fā)射單元后殼體13 ；發(fā)射單元前殼體上加工有氣孔IKl、氣孔Π K2及通孔8;發(fā)射單元前殼體9與發(fā)射單元后
[0034]殼體13通過螺栓連接為一體。
[0035]激光發(fā)射裝置包括:透鏡7、激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器11及激光發(fā)射器12;激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器11裝于發(fā)射單元前殼體9的內(nèi)側(cè)，激光發(fā)射器12裝于激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器11上，激光發(fā)射器12和激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器與發(fā)射單元硬件電路10相連接;透鏡裝于通孔8上，位于發(fā)射單元前殼體9的前部。
[0036]接收單元?dú)んw包括:接收單元前殼體18與接收單元后殼體21;接收單元前殼體上加工有氣孔IKl、氣孔ΠΚ2及通孔8;接收單元前殼體18與接收單元后殼體21通過螺栓連接為一體。
[0037]激光接收裝置包括:光電接收組件19及透鏡7;光電接收組件19裝于接收單元前殼體上并與接收單元硬件電路20相連接;透鏡7裝于通孔8上，位于接收單元前殼體18的前部。
[0038]機(jī)械快門結(jié)構(gòu)包括:防塵遮板組件6、氣體分流塊16及螺紋直通17;防塵遮板組件6裝于發(fā)射單元前殼體9及接收單元前殼體18的前部，防塵遮板組件6上的鏡頭5與透鏡7同軸;螺紋直通17裝于氣體分流塊16上，氣體分流塊16裝于發(fā)射單元前殼體9及接收單元前殼體18的下部，將螺紋直通17傳送來的氣體分別送入氣孔IKl和氣孔ΠΚ2中；螺紋直通17與外部氣源相連接。
[0039]航空快接裝置包括:航空接頭轉(zhuǎn)接塊15及航空接頭14;航空接頭14裝于航空接頭轉(zhuǎn)接塊15上，航空接頭轉(zhuǎn)接塊15裝于發(fā)射單元后殼體13與接收單元后殼體21的下部;航空接頭14與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接。
[0040]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其本發(fā)明的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置包括激光發(fā)射單元(I)、激光接收單元(4);激光發(fā)射單元(I)與激光接收單元(4)相對(duì)設(shè)置，激光發(fā)射單元(I)發(fā)射孔射出的激光射入激光接收單元(4)的接收孔，待測(cè)刀具(3)置于光束(2)的路徑上;激光發(fā)射單元(I)與激光接收單元(4)通過底部設(shè)置的航空接頭(14)與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接;激光發(fā)射單元(I)與激光接收單元(4)通過底部設(shè)置的螺紋直通(17)與外部氣源相連接； 所述的激光發(fā)射單元(I)包括:發(fā)射單元?dú)んw、激光發(fā)射裝置、發(fā)射單元硬件電路(10)、機(jī)械快門結(jié)構(gòu)、航空快接裝置;激光發(fā)射裝置與發(fā)射單元硬件電路(10)裝于發(fā)射單元?dú)んw內(nèi)部，機(jī)械快門結(jié)構(gòu)裝于發(fā)射單元?dú)んw的前部及下部;航空快接裝置裝于發(fā)射單元?dú)んw下部； 所述的激光接收單元(4)包括:接收單元?dú)んw、激光接收裝置、接收單元硬件電路(20)、機(jī)械快門結(jié)構(gòu)、航空快接裝置;激光接收裝置與接收單元硬件電路(20)裝于接收單元?dú)んw內(nèi)部，機(jī)械快門結(jié)構(gòu)裝于接收單元?dú)んw的前部及下部;航空快接裝置裝于接收單元?dú)んw下部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的發(fā)射單元?dú)んw包括:發(fā)射單元前殼體(9)與發(fā)射單元后殼體(13);發(fā)射單元前殼體上加工有氣孔I(K1)、氣孔Π(Κ2)及通孔(8);發(fā)射單元前殼體(9)與發(fā)射單元后殼體(13)通過螺栓連接為一體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的激光發(fā)射裝置包括:透鏡(7)、激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器(11)及激光發(fā)射器(12);激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器(11)裝于發(fā)射單元前殼體(9)的內(nèi)側(cè)，激光發(fā)射器(12)裝于激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器(11)上，激光發(fā)射器(12)和激光發(fā)射器角度調(diào)節(jié)器與發(fā)射單元硬件電路(10)相連接;透鏡裝于通孔(8)上，位于發(fā)射單元前殼體(9)的前部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的接收單元?dú)んw包括:接收單元前殼體(18)與接收單元后殼體(21);接收單元前殼體上加工有氣孔I(Kl)、氣孔Π(Κ2)及通孔(8);接收單元前殼體(18)與接收單元后殼體(21)通過螺栓連接為一體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的激光接收裝置包括:光電接收組件(19)及透鏡(7);光電接收組件(19)裝于接收單元前殼體上并與接收單元硬件電路(20)相連接;透鏡(7)裝于通孔(8)上，位于接收單元前殼體(18)的前部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的機(jī)械快門結(jié)構(gòu)包括:防塵遮板組件(6)、氣體分流塊(16)及螺紋直通(17);防塵遮板組件(6)裝于發(fā)射單元前殼體(9)及接收單元前殼體(18)的前部，防塵遮板組件(6)上的鏡頭(5)與透鏡(7)同軸;螺紋直通(17)裝于氣體分流塊(16)上，氣體分流塊(16)裝于發(fā)射單元前殼體(9)及接收單元前殼體(18)的下部，將螺紋直通(17)傳送來的氣體分別送入氣孔I(Kl)和氣孔Π(Κ2)中；螺紋直通(17)與外部氣源相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式刀具測(cè)量及破損檢測(cè)裝置，其特征在于所述的航空快接裝置包括:航空接頭轉(zhuǎn)接塊(15)及航空接頭(14);航空接頭(14)裝于航空接頭轉(zhuǎn)接塊(15)上，航空接頭轉(zhuǎn)接塊(15)裝于發(fā)射單元后殼體(13)與接收單元后殼體(21)的下部;航空接頭(14)與外部電纜及控制系統(tǒng)相連接。
【文檔編號(hào)】B23Q17/09GK105834836SQ201610408957
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】郝天陽, 李文慶, 王慶朋, 張繼德, 陳連君, 商懷昊
【申請(qǐng)人】科德數(shù)控股份有限公司