CN109946152B - 一种刀具切削刃磨损检测夹具 - Google Patents

Abstract

本发明一种刀具切削刃磨损检测夹具属于刀具检测工具领域，涉及一种刀具切削刃磨损检测夹具,特别适用于纤维增强复合材料钻削制孔刀具切削刃检测。该夹具由底座、支架、分度盘、齿轮组件、压紧组件、夹筒组件组成。夹具上刻有用于准确指示机构周向旋转角度的刻线组，还刻有对刀具俯仰角度度数准确定位，指示分度盘俯仰角度的刻线组以及配合刀柄标记准确读数定位对刀的夹筒角度刻线。夹具采用固紧螺钉和旋钮锁紧机构紧固，夹具结构简单，紧凑灵巧，零件拆装，定位夹紧方便。避免了测量过程中机构松动滑脱，提高了刀具检测效率和准确性。

Description

一种刀具切削刃磨损检测夹具

技术领域

本发明属于刀具检测工具领域，涉及一种刀具切削刃磨损检测夹具,特别适用于纤维增强复合材料钻削制孔刀具切削刃检测。

背景技术

纤维增强复合材料因质量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等特性，在众多领域中应用广泛。为满足复合材料构件装配要求，需要进行大量钻孔加工。然而，其纤维增强相具有较强的磨蚀性，钻削加工中极易对刀具产生划擦作用，从而导致切削刃快速退化、刀具寿命降低。刀具磨损后不利于纤维切断，影响孔壁质量并引起出口分层、撕裂及毛刺等损伤，此外刀具与工件摩擦作用加剧会造成树脂软化甚至烧伤。所以刀具磨损检测是复合材料高质加工的关键。

国内外现有刀具检测多采用测刀夹具配合显微拍摄系统，这种非接触式检测方法可以准确获得刀具磨损轮廓数据。如德国ZOLLER公司生产的pomBasicMicro紧凑型刀具检验设备，主要用于微型刀具角度、距离、磨损、切削刃质量等信息的测量，设备自带专用手动加紧夹具，通过工作台滚轴对刀具进行手动微调，同时配合专用微视频系统实现精准测量。但该刀具检测夹具结构复杂、价格昂贵、不能在其他显微检测平台上使用。为提高测刀夹具的通用性、降低专用设备引进成本，岳彩旭等人提出的“一种球头铣刀刀具磨损检测夹具”，专利申请号201810206212.3，它涉及一种球头铣刀磨损检测夹具，可用于球头铣刀在超景深显微镜检测台上的磨损测量，提出设置三个转动旋钮及两个转动组件，实现了刀具三个旋转自由度控制，可对各轴线角度进行微调，采用重力传感器和数显屏幕显示实现刀具倾角读数。然而夹具难以实现各转动自由度的快速准确定位固紧，易在测量过程中误触转轴使角度偏斜。贾振元等人提出的“一种用于刀具磨损检测的夹具”，专利申请号201510604053.9，涉及一种制孔加工刀具磨损检测夹具，手动调节五个自由度能够将复杂刀具结构中的刀刃移动到观测视场内，完成磨损观测任务，夹具采用挡片、支架定位螺栓、转盘定位螺栓及工作台定位螺栓对三个转动和两个移动自由度锁紧。但该夹具结构复杂、机构运动调节困难、角度读数不方便，难以保证刀具的快速准确定位，仅依靠目测刀具切削刃位姿状态，手动调节夹具各机构转角以获得合适的显微视场，易带来检测误差且降低检测效率。

发明内容：

本发明主要解决现有刀具磨损检测夹具通用性差、结构复杂难以实现准确定位和夹紧的问题，发明一种刀具切削刃磨损检测夹具。夹具采用分度盘刻线、支架刻线和夹筒刻线实现刀具转角的准确读数定位，使用紧定螺钉及紧定旋钮对转动机构快速锁紧，提高了刀具切削刃的检测效率和准确性。

本发明采用的技术方案是一种刀具切削刃磨损检测夹具，其特征是，夹具由底座、支架、分度盘、齿轮组件、压紧组件、夹筒组件组成；夹具上刻有用于准确指示机构周向旋转角度的刻线组，还刻有对刀具俯仰角度度数准确定位，指示分度盘俯仰角度的刻线组以及配合刀柄标记准确读数定位对刀的夹筒角度刻线；

在所述底座结构中，底座1中有螺钉安装孔1a，且一侧倒角；底座1的中央结构形状为圆盘形1b，其端面沿圆形周向环刻有底座环形角度刻线B；底座1上均布有三条长支脚1c，方向由圆盘形1b外圆向外延伸，三个长支脚外端有螺纹孔，三个锥端螺钉3分别安装螺纹孔中；实现三点定位和底座水平调节功能，保证夹具摆放水平、测量准确；

支架2为梯形结构，支架沉头螺钉10穿过底座1的螺钉安装孔1a，旋入支架2的螺纹孔内，控制支架2的周向旋转并起到紧定作用；支架2侧面2a为圆柱面，两个侧面分别刻有支架侧面角度刻线A，它与底座环形角度刻线B构成刻线组，用于准确指示机构有支架前端面角度刻线C；支架2中有下通孔2d，通孔延伸至圆弧台2b处与一半圆形凹槽2c相连接；支架2上部钻有一上通孔2e；

分度盘4为半圆形结构，外圆周4a处的曲率与支架2凸台圆弧柱面2a曲率相同，实现分度盘4与支架2的准确配合；分度盘4沿外圆均刻分度盘角度刻线D，它与其端面平齐的支架前端面角度刻线C构成刻线组，准确指示分度盘俯仰角度，对刀具俯仰角度准确度数定位；分度盘4内侧有凹槽4b，分度盘4有两个通孔4d，且孔后端倒角以避免干涉，分度盘4上侧柱面4c处也有倒角；

齿轮组件由微调旋钮9、齿轮11和圆弧形齿条12组成，齿轮11安装在支架2的半圆形凹槽2c内，微调旋钮9穿过支架2下通孔2d与齿轮10配合；圆弧形齿条12粘结在分度盘4下方的凹槽4b内，旋转微调旋钮9带动齿轮齿条运动，即实现对分度盘4的微调控制；

压紧组件由压块紧定旋钮6和压块5构成，压块5的侧边倒圆弧倒角5a，弧度和倒角斜率与分度盘4倒角4d相同，并与之形成配合关系；压块紧定旋钮6穿过支架2的上通孔2e与压块5的螺纹孔配合，通过手动调节压块紧定旋钮6使压块5斜向下压紧分度盘4，从而实现锁紧其俯仰角度功能；

夹筒组件中，夹筒8中间为通孔，夹筒8一侧面有两个夹筒螺纹孔8a，夹筒8另一侧面有紧定螺纹孔8b；夹筒沉头螺钉13穿过分度盘4的通孔4d旋入夹筒螺纹孔8a中；夹筒8端面环刻有夹筒角度刻线E，配合刀柄标记准确读数定位对刀；检测时，将刀具的刀柄插入孔内，刀具紧定旋钮7旋入夹筒8的紧定螺纹孔8b中实现对刀具的紧固。

本发明的有益效果是：夹具由底座、支架、分度盘、齿轮组件、压紧组件、夹筒组件组成，结构紧凑、简单灵巧。夹具三个转动机构均刻有角度刻线，对于复杂结构刀具可快速旋转至目标刻度，夹具采用固紧螺钉和旋钮锁紧机构紧固，夹具结构简单，零件拆装、定位夹紧方便，避免了测量过程中机构松动滑脱，提高了刀具检测效率和准确性。

附图说明

图1是夹具主视图，图2是夹具左视图，图3是夹具俯视图，图4是分度盘与齿轮齿条后视图，图5是夹具夹筒组件剖视图，图6是支架零件示意图。

其中：1—底座，1a—螺钉安装孔，1b—圆盘形，1c—长支脚，2—支架，2a—圆柱面，2b—圆弧台，2c—半圆形凹槽，2d—下通孔，2e—上通孔，3—锥端螺钉，4—分度盘，4a—外圆周，4b—凹槽，4c—侧柱面，4d—通孔，5—压块，5a—圆弧倒角，6—压块紧定旋钮，7—刀具紧定旋钮，8—夹筒，8a—夹筒螺纹孔，8b—紧定螺纹孔，9—微调旋钮，10—支架沉头螺钉，11—齿轮，12—齿条，13—夹筒沉头螺钉，A—支架侧面角度刻线，B—底座环形角度刻线，C—支架前端面角度刻线，D—分度盘角度刻线，E—夹筒角度刻线。

具体实施方式：

下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施：

实施例中，夹具由底座、支架、分度盘、齿轮组件、压紧组件、夹筒组件组成；夹具上刻有用于准确指示机构周向旋转角度的刻线组，还刻有对刀具俯仰角度度数准确定位，指示分度盘俯仰角度的刻线组以及配合刀柄标记准确读数定位对刀的夹筒角度刻线。该夹具具有三个转动自由度且具有刻度指示和固紧功能的刀具检测夹具，可实现刀具快速准确定位、锁紧及检测，提高了检测效率及准确性。

夹具的具体结构如附图1至图6所示，三个锥端螺钉3分别旋入底座1的支脚螺纹孔中，使用扳手调节旋入深度以控制底座1平面水平，三点定位保证夹具在工作台放置平稳。支架2与底座1通过支架沉头螺钉10固紧；支架2侧面2a刻有角度刻线A，底座1圆形区1b环刻角度刻线B，两组刻线指示支架2与底座1相对转动角度。

分度盘4安装在支架2圆弧台2b上，并紧密贴合。其前端面沿弧面方向刻有角度刻线C，分度盘4外圈环刻角度刻线D，指示分度盘4相对于支架2的俯仰角。齿轮组件依靠支架2中部下通孔2d间隙配合支撑，旋转微调旋钮9并通过齿轮11和齿条12啮合可带动分度盘4转动；压紧组件与支架2通孔2e同样采用间隙配合，旋转压块紧定旋钮6拉动压块5实现对分度盘4固紧；夹筒组件与分度盘4之间通过两个夹筒沉头螺钉13定位固紧，刀具紧定旋钮7旋入夹筒8前端螺纹孔8b实现对刀具的固紧。

附图2、6中支架座组件主体为支架2，支架沉头螺钉10穿过底座1螺钉安装孔，旋入支架2下端螺纹孔内，以支架沉头螺钉10为旋转轴调节支架2与底座1相对转动角度，旋紧支架沉头螺钉10固定两者的相对运动；支架2有下通孔2d，下通孔至圆弧台2b部分与半圆形凹槽2c相连接。

附图2、4中表示了夹具齿轮组件结构，齿轮11安装在支架2半圆形凹槽2c内。微调旋钮9穿过支架2的下通孔2d与齿轮11过盈配合，微调旋钮9与支架2的下通孔2d间隙配合，齿轮11和齿条12相互啮合转动。圆弧形齿条12粘结在分度盘4的圆弧槽4b内，手动旋转微调旋钮9带动齿轮齿条运动，进一步对分度盘4的角度进行微调控制。

附图2中表示了夹具压紧组件结构，压块紧定旋钮6与支架2上通孔2e间隙配合，与压块5采用螺纹配合。压块5下侧有圆弧倒角5a，当压块5未固紧时分度盘4可自由转动，调节分度盘4到目标俯仰角度后，手动旋转压块紧定旋钮6拉动压块5，通过倾斜的圆弧倒角5a接触分度盘4的圆弧倒角4c，并产生斜向下的压紧力，实现对分度盘4的定位锁紧。

附图5表示夹具夹筒剖视结构，可换式的夹筒8可根据被测刀具直径大小选用不同通孔规格；夹筒8钻有两个螺纹孔8a，夹筒沉头螺钉13穿过分度盘4的通孔4d旋入夹筒8的螺纹孔，两个螺钉保证夹筒8和分度盘4具有正确的相对位置并实现固紧作用；夹筒8一侧端面环刻有刻线E，指示刀柄与夹筒相对转角位置；夹筒8轴向通孔直径比被测刀具直径稍大，可以将刀柄从通孔顺利放入或取出，刀具紧定旋钮7旋入夹筒8前端螺纹孔8b并压紧孔内刀具，避免测量时刀具滑落和晃动。

本发明的具体实施操作为：

(1)将夹具放置在测量平台中央位置，使前端面正对操作者，用扳手旋转锥端螺钉3配合千分表调平夹具底座，调平后标记夹具与测量平台位置，保证每次测量时两者相对位置不变。

(2)获取被测刀具切削刃结构参数，例麻花钻：刀具顶角90°、前角20°、后角15°，通过空间坐标计算得到夹具X、Y、Z三个轴的目标转角数值为-52°、-31°和34°。

(3)旋转夹具支架2即旋转机构Z轴，观察刻度线A、B使支架2与底座1相对角度等于34°，旋紧支架沉头螺钉10锁紧两者相对转动；旋转分度盘4即旋转机构Y轴，观察刻度线C、D同时手动旋转微调旋钮8进行微调，使分度盘4俯仰角等于-31°，手动旋紧压块紧定旋钮11实现锁紧；将带有切削刃位置标记的刀柄插入夹筒通孔中，刀柄后端面与夹筒出口平齐，旋转刀柄即旋转机构X轴，观察刻线E使切削刃标记与夹筒8相对角度达到-52°，手动旋紧刀具紧定旋钮10锁紧刀柄。

(4)将夹具放到标记好的测量平台上，调节平台的X、Y、Z三个平移控制旋钮，使测量焦点对准切削刃测点位置，完成刀具磨损观测及轮廓扫描。

(5)更换不同切削刃结构参数的刀具，重复步骤2、3、4完成不同刀具切削刃的磨损检测。

本发明应用于复合材料制孔刀具切削刃磨损检测，夹具可控制三个转动自由度并指示转角数值，三个转动机构均设有固紧功能，避免了测量过程中的松动滑脱，对于复杂结构刀具可实现快速准确装夹和固紧以获取刀具切削刃扫描数值，提高了刀具检测效率及准确性。

Claims (1)

1.一种刀具切削刃磨损检测夹具，其特征是，夹具由底座、支架、分度盘、齿轮组件、压紧组件和夹筒组件组成；夹具上刻有用于准确指示机构周向旋转角度的刻线组，还刻有对刀具俯仰角度度数准确定位的刻线组，指示分度盘俯仰角度的刻线组以及配合刀柄标记准确读数定位对刀的夹筒角度刻线；

在所述底座中，底座(1)中有螺钉安装孔(1a)且一侧倒角，底座(1)的中央结构形状为圆盘形(1b)，其端面沿圆形周向环刻有底座环形角度刻线(B)；底座(1)上均布有三条长支脚(1c)，方向由圆盘形(1b)外圆向外延伸，三个长支脚外端各有螺纹孔，三个锥端螺钉(3)分别安装在螺纹孔中；

支架(2)为梯形结构，支架沉头螺钉(10)穿过底座1螺钉安装孔(1a)，旋入支架2的螺纹孔内；支架2侧面(2a)为圆柱面，两个侧面分别刻有支架侧面角度刻线(A)，它与底座环形角度刻线(B)构成刻线组，用于准确指示机构周向旋转角度；支架(2)前端有突出圆弧台(2b)，圆弧台(2b)前表面沿弧面方向刻有支架前端面角度刻线(C)；支架(2)中有下通孔(2d)，下通孔延伸至圆弧台(2b)处与半圆形凹槽(2c)相连接；支架(2)上部钻有上通孔(2e)；

分度盘(4)为半圆形结构，外圆周(4a)处的曲率与支架(2)凸台圆弧柱面(2a)曲率相同，实现分度盘(4)与支架(2)的准确配合；分度盘(4)沿外圆刻有分度盘角度刻线(D)，它与其端面平齐的支架前端面角度刻线(C)构成准确指示分度盘俯仰角度的刻线组，对刀具俯仰角度准确度数定位；分度盘(4)内侧有凹槽(4b)，分度盘(4)有两个通孔(4d)，且孔后端倒角以避免干涉，分度盘(4)上侧柱面(4c)处也有倒角；

齿轮组件由微调旋钮(9)、齿轮(11)和圆弧形齿条(12)组成，齿轮(11)安装在支架(2)的半圆形凹槽(2c)内，微调旋钮(9)穿过支架(2)中下通孔与齿轮(10)配合；圆弧形齿条(12)粘结在分度盘(4)下方的凹槽(4b)内，旋转微调旋钮(9)带动齿轮齿条运动，即实现对分度盘(4)的微调控制；

压紧组件由压块紧定旋钮(6)和压块(5)构成，压块(5)的侧边倒圆弧角(5a)，圆弧角弧度和倒角斜率与分度盘(4)倒角(4d)相同，并与之形成配合关系；压块紧定旋钮(6)穿过支架(2)的上通孔(2e)与压块(5)的螺纹孔配合，通过手动调节压块紧定旋钮(6)使压块(5)斜向下压紧分度盘(4)，从而实现锁紧其俯仰角度功能；

夹筒组件中，夹筒(8)中间为通孔，夹筒(8)一侧面有两个夹筒螺纹孔(8a)，夹筒(8)另一侧面有紧定螺纹孔(8b)；夹筒沉头螺钉(13)穿过分度盘(4)的通孔(4d)旋入夹筒螺纹孔(8a)中，夹筒(8)端面环刻有夹筒角度刻线(E)，配合刀柄标记准确读数定位对刀；检测时，将刀具的刀柄插入孔内，刀具紧定旋钮(7)旋入夹筒(8)的紧定螺纹孔(8b)中实现对刀具的紧固。

Images