CN105817955A - 一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，涉及一种刀具测量方法。本发明测量刀具长度值；将机床主轴摆动角度，从侧面将刀具靠近激光束，避免机床主轴与激光发射、接收装置发生干涉；通过机床坐标测量刀具底端圆心O距激光束的距离H；则刀具半径R表示为R=H/sin。本发明的目的是针对蜂窝芯加工刀具加工时实际半径值与理论半径值不符，而刀具实际半径值无法准确测量的问题，发明了一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种刀具测量方法，尤其是一种用于刀具参数非接触式测量方法，具体地说是一种用于蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法。
背景技术
随着飞机性能的提高，蜂窝芯等复合材料已在新一代军民机中得到大量应用。蜂窝芯材料通常采用行切加工。相对整体刀具而言，紧固圆刀片的螺栓外螺纹与刀体内螺纹存在间隙配合。由于刀片安装定位的不准确，重心偏移，在高速行切加工中刀具高速旋转产生较大的离心力，使刀具实际工作半径与理论半径不符。
由于蜂窝芯加工刀具圆刀片厚度较小，采用传统非接触式激光测量棒状刀具参数方法测量时，无法实现对刀具半径的测量。一直以来，现场操作人员只能根据工作经验估判刀具半径偏移值进行加工。采用这种方法进行加工时，为保证蜂窝芯零件的质量，操作人员需进行多次偏移加工，极大的影响加工效率。同时存在因估算偏移数据不准确造成的产品质量问题。
国家知识产权局于2002年6月19日，公开了一件公开号为CN1354071A，名称为“数控车床车削道具刀尖圆弧半径的间接测量方法”的发明专利，该发明专利是采用一个车削试件，此试件是纵向截面为十字形的三圆柱叠加体，准确测量车削试件中中部的大圆柱体的左端面至右端面的距离L，要求2≤L≤10毫米，再用待测量刀尖圆弧半径的车刀将试件右端的圆柱体以直径为d毫米的尺寸车削至车削试件中部的大直径圆柱体的右端面停刀，再从大圆柱右端面的停刀点起到大圆柱体的侧面以45°角车削成锥面，准确测量锥台的底面直径为D毫米；将所得的参数D、d、L值通过键盘输入到数控车床所装的具有选择刀具、计算刀尖r值、r值寄存器、r值调用加工程序等功能的计算机硬盘中，使车床刀具具有精确定位和复位的功能。
为保证蜂窝芯零件的加工效率及质量，在加工中需要根据蜂窝芯加工刀具的实际半径值进行偏移加工。但目前针对蜂窝芯加工刀具实际半径值的测量问题，尚缺乏有效的解决方法。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，本发明的目的是针对蜂窝芯加工刀具加工时实际半径值与理论半径值不符，而刀具实际半径值无法准确测量的问题，发明了一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法。
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，其特征在于：测量刀具长度值；将机床主轴摆动角度，从侧面将刀具靠近激光束，避免机床主轴与激光发射、接收装置发生干涉；通过机床坐标测量刀具底端圆心O距激光束的距离H；则刀具半径R表示为R=H/sin。
还包括误差分析步骤：刀具长度误差，刀具半径测量误差为，则刀具半径误差表示为。
在机床主轴与激光测量系统不发生干涉的情况下，增大机床主轴摆动角度。
本发明的有益效果是：
1、通过使机床主轴摆角，将刀具靠向激光束可准确测量蜂窝芯加工刀具半径值。
2、测量得到的半径值可为蜂窝芯偏移加工提高数据支撑，进而提高蜂窝芯加工的效率和质量。
附图说明
图1为传统非接触式激光测量棒状刀具参数方法示意图。
图2为机床主轴与及激光测量系统干涉示意图。
图3为机床摆角测量刀具半径示意图。
图4为蜂窝芯加工刀具半径计算示意图。
图5为蜂窝芯加工刀具半径测量误差示意图。
附图标记：1、激光发射接收装置，2、激光束，3、蜂窝芯加工刀具，4、蜂窝芯加工刀具圆刀片，5、机床主轴，6、半径测量时蜂窝芯加工刀具实际位置，7、半径测量时蜂窝芯加工刀具在测量系统中的位置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提出的蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法进行说明，但本发明专利并不限于本实例。
图1中所示蜂窝芯加工刀具圆刀片（4）半径理论值为16mm。因圆刀片连接为间隙配合，此外由于刀片安装定位的不准确，重心偏移等因素影响，在高速行切加工中刀具高速旋转产生较大的离心力，使刀具实际工作半径大于16mm。
为准确测量刀具圆刀片实际加工半径，将机床主轴摆角进行测量。为避免机床主轴与激光发射接收装置发生干涉，同时充分考虑刀具刀长误差的影响，将机床摆角角度α设为。
如图4所示，半径测量时，刀具底端圆心O距激光束的距离OA的长度H为11.586mm，则根据计算公式，可得刀具半径R=16.385mm。
由于机床摆角为，则刀具半径测量误差值与刀长误差值相同，即。图1所示的蜂窝芯加工刀具半径和刀长公差相同，因此将机床摆角时测量的蜂窝芯加工刀具半径值误差在公差允许范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，其特征是通过使机床主轴摆一定角度，将加工刀具靠向激光束，测量蜂窝芯加工刀具半径值。
所述的刀具半径值测量时，机床主轴须有摆角α。如图1所示，因蜂窝芯加工刀具不同于传统金属加工圆柱形刀具，用于加工蜂窝芯的圆刀片厚度仅有0.1mm。采用传统非接触式测量方法，使刀轴与机床Z向平行，从侧面将刀具靠向激光束测量半径时，由于圆刀片厚度小，无法将蜂窝芯加工刀具圆刀片半径最大处对准激光束，导致蜂窝芯加工刀具半径无法测量。如图2所示，测量刀具实际半径值最理想的方法是机床主轴摆角90度，从侧面将刀具靠近激光束进行测量。但这种方法因机床主轴与激光发射、接收装置存在干涉而不可行。如图3所示，为实现对蜂窝芯加工刀具半径的测量，使机床主轴摆角α，将刀具靠向激光束。通过机床主轴摆角可实现刀具半径测量，并避免机床主轴与激光发射、接收装置发生干涉。
所述的刀具半径测量时，需已知刀具刀长值，刀具刀长值可采用传统方法，沿Z向将刀具靠向激光束进行测量。以激光束与机床X轴平行为例说明刀具半径值的计算方法。在进行摆角测量半径时，机床坐标值处于激光束正上方。如图4所示为半径测量时的侧视图。刀具底端圆心O距激光束的距离OA的长度H可通过机床坐标进行计算，则蜂窝芯加工刀具半径可表示为。
所述的机床主轴摆角在确定时需要考虑刀具长度误差对半径测量的影响。如图5所示，测量半径时，刀具实际位置为图中虚线所示。由于刀长误差的存在，在测量半径时刀具在测量系统中的位置如图中实线所示，刀长误差即O1O2=ε。刀具实际半径为O1C，而在测量系统中，刀具半径为O2D，因刀长误差影响，刀具半径测量误差值。测量误差与半径测量时机床主轴摆角α的正切值成反比，因此为了减小测量误差，在半径测量时，应在机床主轴与激光测量系统不发生干涉的前提下，尽量增大机床主轴摆角α。
所述的半径测量以激光束与机床X轴平行为例来说明刀具半径的计算方法，当激光束与机床X轴不平行时，上述采用机床摆角测量蜂窝芯加工刀具半径的方法同样适用。
Claims (3)
1.一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，其特征在于：测量刀具长度值；将机床主轴摆动角度，从侧面将刀具靠近激光束，避免机床主轴与激光发射、接收装置发生干涉；通过机床系统的机床坐标测量刀具底端圆心O距激光束的距离H；则刀具半径R表示为R=H/sin。
2.如权利要求1所述的一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，其特征在于：还包括误差分析步骤：刀具长度误差，刀具半径测量误差为，则刀具半径误差表示为。
3.如权利要求2所述的一种蜂窝芯加工刀具半径非接触式测量方法，其特征在于：在机床主轴与激光测量系统不发生干涉的情况下，增大机床主轴摆动角度。
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