CN104501752A - 一种圆弧刃金刚石刀具调心装置 - Google Patents

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刘波
邓飞
张晓峰
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刘坤
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Abstract

本发明提供了一种圆弧刃金刚石刀具调心装置。所述的调心装置包括驱动部分和调心夹具；所述的驱动部分含有前后驱动器、左右驱动器、驱动器安装支架和底座，底座上设置有驱动器安装支架，前后驱动器与左右驱动器在驱动器安装支架上呈一定角度设置；所述的圆弧刃金刚石刀具调心夹具含有圆弧刃金刚石刀具座、左右平移座、前后平移座、前后导向座、基准大圆盘、内定位环和基准圆柱。本发明适用于金刚石刀具几何轮廓的高精度测量，结构简单，调整迅速。

Description

一种圆弧刃金刚石刀具调心装置
技术领域
本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种圆弧刃金刚石刀具调心装置，可实现圆弧刃金刚石刀具与原子力显微镜回转轴系的偏心调整。
背景技术
在精密工件几何量的测量过程中，由于定位基准的不同，如金刚石刀具等工件的测量，需要对工件的位置进行调心处理，而且机械加工精度的提高是与测量水平密切相关的，如果在测量过程中，不能迅速、有效的调整测量位置，不但会大幅度降低测量效率，而且会使测量精度降低，甚至在会造成误检。
中国专利文献数据库公开了名称为“一种用于超精密测量机转台的调心调平装置”的发明专利（专利号 CN 102607482 B），该发明可用于超精密测量机转台的调心调平装置，适用于大口径零件的测量转台的精密调心调平。中国专利文献数据库还公开了名称为“用于测量回转型工件圆柱度的调心调平工作台”的发明专利（专利号 CN 101788282 A），该发明可用于测量回转型工件圆柱度的调心调平工作台，适用于圆度圆柱度的测量。上述文献中调心装置精度较低，无法满足原子力显微镜测量要求。因此，利用原子力显微镜测量圆弧刃金刚石刀具时，必须保证圆弧刃金刚石刀具与原子力显微镜回转轴系偏心不能超出原子力显微镜的测量范围，否则会导致原子力显微镜测针损坏。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种圆弧刃金刚石刀具调心装置。本发明的调心装置可实现圆弧刃金刚石刀具与原子力显微镜测量系统回转轴系的偏心调整，解决了圆弧刃金刚石刀具偏心过大，超出原子力显微镜测量范围的问题。
本发明的圆弧刃金刚石刀具调心装置，其特点是：所述的调心装置包括驱动部分和圆弧刃金刚石刀具调心夹具，驱动部分用于驱动圆弧刃金刚石刀具调心夹具；所述的驱动部分含有前后驱动器、左右驱动器、驱动器安装支架和底座，底座上设置有驱动器安装支架，前后驱动器与左右驱动器在驱动器安装支架上呈一定角度设置；所述的圆弧刃金刚石刀具调心夹具含有圆弧刃金刚石刀具座、左右平移座、前后平移座、前后导向座、基准大圆盘、内定位环和基准圆柱，圆弧刃金刚石刀具座上垂直于其上表面中心设置有螺孔，利用刀具压紧螺钉固定圆弧刃金刚石刀具；圆弧刃金刚石刀具座角度在0°～90°可选；圆弧刃金刚石刀具座利用刀具座锁紧螺钉，将刀具座固定在左右平移座上；左右平移座结合左右驱动器，用于调整金刚石刀具的位置；左右平移座的左端设置有前后平移压紧块与前后平移座锁紧螺钉；前后平移座结合前后驱动器，用于调整金刚石刀具的位置。在前后平移座上设置有左右导向座，沿此方向左右驱动器推动刀具运动。在平移座的前端位置设置有左右平移压紧块与左右平移座锁紧螺钉；前后导向座利用导向座锁紧螺钉，固定在基准大圆盘上；前后驱动器沿导向座推动刀具向前运动；基准大圆盘中心设置有内定位环，基准圆柱固定在内定位环上。
所述的内定位环内孔直径小于基准圆柱外径，内定位环外径大于基准圆柱外径。
所述的内定位环利用透明材料构成。
所述的透明材料为橡胶、塑料。
所述的基准大圆盘与基准圆柱不在同一平面，设置时使两者具有合适的同轴度。
所述的基准大圆盘中心刻划标准圆环，标准圆环替代基准圆柱及内定位环，基准大圆盘外圆与标准圆环具有合适的同轴度。
本发明解决其技术问题的基本原理是：利用圆弧刃金刚石刀具夹具座以及刀具压紧螺钉，将金刚石刀具固定在调心夹具上；调心装置底座固定在光学测量平台上，以光学测量系统获取的基准圆柱的圆心数据为坐标系原点，建立坐标系；利用光学测量系统检测圆弧刃金刚石刀具，获得其刀具圆心坐标与坐标系原点的偏离值，即在光学测量系统软件中显示的X、Y向数据，其中X向数据对应前后平移座移动距离，Y向数据对应左右平移座移动距离；在光学测量系统软件中设定对应平移座移动数据，前后驱动器、左右驱动器分别驱动前后平移座、左右平移座按照对应数据X、Y沿导向座移动。重复上述过程，直到圆弧刃金刚石刀具圆心与坐标系原点的偏离值小于设定值，利用平移座锁紧螺钉固定圆弧刃金刚石刀具，完成刀具调心。
本发明设置有不同角度的圆弧刃金刚石刀具座，对于不同前角的金刚石刀具，选择对应角度的刀具座。本发明根据调心夹具的结构不同，在保证基准大圆盘与基准圆柱的同轴度的情况下，基准圆柱可不固定在基准大圆盘上；本发明可在基准大圆盘刻划标准圆环，代替内定位环与基准圆柱。
本发明的圆弧刃金刚石刀具调心装置，解决了圆弧刃金刚石刀具难以快速调心的难题，实现圆弧刃金刚石刀具的高效率，高精度调心，刀具调心结果可应用于原子力显微镜测量。可切换圆弧刃金刚石刀具座设计为不同角度，实现了不同前角的圆弧刃金刚石刀具调心。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图；
    图2是本发明实施例中的调心夹具的主视图；
    图3是本发明实施例中的调心夹具的左视图；
    图4是本发明实施例中的调心夹具的俯视图；
    图中，1.前后驱动器    2.左右驱动器     3.驱动器安装支架     4.调心夹具     5.底座     41.圆弧刃金刚石刀具座     42.刀具压紧螺钉     43.刀具座锁紧螺钉     44.刀具座锁紧螺钉     45.左右平移座     46.前后平移座     47.左右平移压紧块     48.前后平移压紧块     49.左右平移座锁紧螺钉     410.前后平移座锁紧螺钉     411.前后导向座     412.导向座锁紧螺钉     413.基准大圆盘     414.内定位环     415.基准圆柱        416.基准大圆盘锁紧螺孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的立体结构示意图。图1中，前后驱动器1、左右驱动器2、驱动器安装支架3、调心夹具4以及底座5组成圆弧刃金刚石刀具调心装置。驱动器与平移座的位置对应，用于调节刀具位置。驱动安装支架3为爪形结构，便于避开调心夹具上的结构干涉，在底座5上面设计有六个腰形槽，用以在光学测量平台定位底座，驱动器安装支架3可以根据被测圆弧刃金刚石刀具的半径大小调整前后位置。
图2是本发明实施例中的调心夹具的主视图，图3是本发明实施例中的调心夹具的左视图，图4是本发明实施例中的调心夹具的俯视图。图2—4中，圆弧刃金刚石刀具座41通过锁紧螺钉43以及锁紧螺钉44固定在左右平移座45上；前后平移座46设置有左右导向座，导向座设计为单燕尾槽方式，左右平移座45与前后平移座46之间利用单燕尾槽连接；前后导向座411设计为单燕尾槽方式，前后平移座46与前后导向座411之间通过单燕尾槽连接；在圆弧刃金刚石刀具调心完成后，利用左右平移压紧块47与左右平移座锁紧螺钉49固定左右平移座45，利用前后平移压紧块48与前后平移座锁紧螺钉410固定前后平移座46；前后导向座411通过四个导向座锁紧螺钉412固定在基准大圆盘413上端；在基准大圆盘413中心位置利用胶粘结的方式设置有内定位环414，并通过胶粘结方式将基准圆柱415固定在内定位环414上，通过测量调整使基准大圆盘413与基准圆柱415同轴度小于0.002mm。内定位环414采用橡胶或塑料材料制成，也可采用其他种类的透明材料。圆弧刃金刚石刀具通过刀具压紧螺钉42，固定在圆弧刃金刚石刀具座41上。根据圆弧刃金刚石刀具前角选择对应角度的圆弧刃金刚石刀具座。实施方式中，利用基准大圆盘锁紧螺孔416将圆弧刃金刚石刀具调心装置固定在底座5上，通过底座5上的腰形孔调整圆弧刃金刚石刀具位置，使圆弧刃金刚石刀具轮廓位于光学测量系统的右下方，通过光学测量系统软件完成圆弧刃金刚石刀具的调心。实施例中，调心前松开左右平移座锁紧螺钉49与前后平移座锁紧螺钉410，确使圆弧刃金刚石刀具可以沿导向座移动；利用光学测量系统获得基准圆柱415的圆心坐标，以基准圆柱415的圆心坐标为原点建立坐标系；移动光学测量系统Z轴，重新对焦获取圆弧刃金刚石刀具刃口轮廓圆心坐标，光学测量系统软件给出圆弧刃金刚石刀具刃口轮廓圆心坐标与坐标系原点的偏差值，即在光学测量系统软件中显示的数据X、Y，数据X对应前后平移座移动距离，数据Y对应左右平移座移动距离；根据测量数据X，Y，分别驱动前后平移座46以及左右平移座45移动对应的距离；重新检测圆弧刃金刚石刀具刃口轮廓圆心坐标，根据新获取的数据X、Y，判断是否调心完成；若数据X、Y均在设定的偏差值之内，则调心完成，利用左右平移座锁紧螺钉49以及前后平移座锁紧螺钉410固定前后平移座与左右平移座，调心结束。
本发明的圆弧刃金刚石刀具调心装置，前后驱动器1以及左右驱动器2根据光学测量系统软件测得的数据X、Y，驱动前后平移座与左右平移座分别沿导向座移动对应的距离，进行圆弧刃金刚石刀具的位置调整，实现圆弧刃金刚石刀具与基准圆柱的偏心调整。圆弧刃金刚石刀具调心装置结构精巧、驱动器运动精度高，操作方便，解决了圆弧刃金刚石刀具难以快速调心的难题，进而为金刚石刀具几何轮廓的高精度测量提供了重要的技术支持。

Claims (5)

1.一种圆弧刃金刚石刀具调心装置，其特征在于：所述的调心装置包括驱动部分和圆弧刃金刚石刀具调心夹具（4），驱动部分用于驱动圆弧刃金刚石刀具调心夹具（4）；所述的驱动部分含有前后驱动器（1）、左右驱动器（2）、驱动器安装支架（3）和底座（5），底座（5）上设置有驱动器安装支架（3），前后驱动器（1）与左右驱动器（2）在驱动器安装支架（3）上呈一定角度设置；所述的圆弧刃金刚石刀具调心夹具（4）含有圆弧刃金刚石刀具座（41）、左右平移座（45）、前后平移座（46）、前后导向座（411）、基准大圆盘（413）、内定位环（414）和基准圆柱（415），圆弧刃金刚石刀具座（41）上垂直于其上表面中心设置有螺孔，利用刀具压紧螺钉（42）固定圆弧刃金刚石刀具；圆弧刃金刚石刀具座角度在0°～90°变化；圆弧刃金刚石刀具座（41）利用刀具座锁紧螺钉（43、44），将刀具座固定在左右平移座（45）上；左右平移座（45）结合左右驱动器（2），用于调整金刚石刀具的位置；左右平移座（45）的左端设置有前后平移压紧块（48）、前后平移座锁紧螺钉（410）；前后平移座（46）结合前后驱动器（1），用于调整金刚石刀具的位置；
在前后平移座（46）上设置有左右导向座，沿此方向左右驱动器推动刀具运动；
在前后平移座的前端位置设置有左右平移压紧块（47）、左右平移座锁紧螺钉（49）；前后导向座（411）利用导向座锁紧螺钉（412），固定在基准大圆盘（413）上；前后驱动器（1）沿导向座推动刀具向前运动；基准大圆盘（413）中心设置有内定位环（414），基准圆柱（415）固定在内定位环（414）上。
2.根据权利要求1所述的圆弧刃金刚石刀具调心装置，其特征在于：所述的内定位环（414）内孔直径小于基准圆柱（415）外径，内定位环（414）外径大于基准圆柱（415）外径。
3.根据权利要求1所述的圆弧刃金刚石刀具调心装置，其特征在于：所述的内定位环（414）采用透明材料制成。
4.根据权利要求1所述的圆弧刃金刚石刀具调心装置，其特征在于：所述的基准大圆盘（413）与基准圆柱（415）不在同一平面，两者应具有同轴度。
5.根据权利要求1所述的圆弧刃金刚石刀具调心装置，其特征在于：所述的基准大圆盘（413）中心刻划标准圆环，标准圆环替代基准圆柱（415）及内定位环（414），基准大圆盘外圆与标准圆环具应有同轴度。
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