CN111300132A - 一种刀柄夹屑检测装置标定仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刀柄夹屑检测装置标定仪，包括校准台架、支撑臂、杠杆、固定架、安装座、动力臂铰链连接块、阻力臂铰链连接块、顶部运动电磁铁、顶部固定电磁铁、顶部固定座和弹簧；所述支撑臂设置于校准台架上，其上端与杠杆中部铰接，所述杠杆的前端与阻力臂铰链连接块铰接，其后端与动力臂铰链连接块铰接；所述顶部固定座安装于校准台架的顶部，本发明的有益效果：本校准工具由电磁铁作为动力输出单元，动力输出强劲，在不使用加工中心电主轴拉刀机构的情况下，完成对夹屑检测装置的校准工作，在校准批量化生产的夹屑检测装置时，减少了繁琐的安装步骤，缩短了校准时间，降低了生产成本，大大提高了校准工作的效率。

Description

一种刀柄夹屑检测装置标定仪
技术领域
本发明属于机床部件技术领域，具体涉及一种校准工具。
背景技术
数控机床是装备制造业的工作母机，其技术水平的高低代表了一个国家制造业的发展水平。加工中心是数控机床的第一要员。加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。随着对高精度零件要求的不断提高，加工精度己经由毫米级、微米级向亚微米级甚至纳米级发展，在高精度加工过程中，主轴夹屑造成的刀具不对中会严重影响工件的加工质量。主轴夹屑的位置主要是两处：一是在刀柄上表面和锥塞下表面之间的缝隙中，二是在锥塞和刀柄接触的锥面上。在实际应用中发现：以上两处夹屑位置产生夹屑故障都发生在加工中心换刀过程中。因此，在刀柄预装进锥塞过程中，检测和预警主轴夹屑故障，避免主轴夹屑对零件加工质量产生影响。近年来，越来越多的企业开始重视对于夹屑检测装置的研发与应用，本申请人致力于本领域的研究，就夹屑检测装置，先后申请并获得授权的申请号为201815865483和2019112895034的两件中国发明专利。
但是对夹屑检测装置校准工具的设计和使用却一直存在技术空白。目前生产过程中，没有专用的校准工具。只能将夹屑检测装置安装在加工中心电主轴末端，用传统的拉刀机构进行上刀操作，以此来对夹屑检测装置做标定和校准。这种校准方法虽然具有较高的可靠性，但是，刀柄检测装置安装到电主轴的步骤繁琐，耗费时间长并且占用用于生产的加工中心电主轴，间接增加了夹屑检测装置的生产成本。在此背景下，设计本校准工具与校准方法来解决目前所存在的问题。
发明内容
针对现有技术中对于夹屑检测装置没有专用校准工具的问题，提供了一种刀柄夹屑检测装置标定仪。
一种刀柄夹屑检测装置标定仪，包括校准台架、支撑臂、杠杆、固定架、安装座、动力臂铰链连接块、阻力臂铰链连接块、顶部运动电磁铁、顶部固定电磁铁、顶部固定座和弹簧；
所述支撑臂设置于校准台架上，其上端与杠杆中部铰接，所述杠杆的前端与阻力臂铰链连接块铰接，其后端与动力臂铰链连接块铰接；
所述顶部固定座安装于校准台架的顶部，所述顶部固定电磁铁固定安装于顶部固定座上，所述顶部运动电磁铁位于顶部固定电磁铁的下方位置，并与顶部固定座可上下滑动的连接，所述顶部运动电磁铁的下端通过连接杆与动力臂铰链连接块铰接；
连杆用于安装模拟刀柄，其上端与阻力臂铰链连接块连接，安装座设置于校准台架上，固定架设置于安装座上用于固定待校准调试的夹屑检测装置；
所述弹簧上端与动力臂铰链连接块连接，下端与校准台架连接。
优选的，所述刀柄夹屑检测装置标定仪，所述顶部固定座向下延伸形成顶部套筒，所述顶部固定电磁铁固定安装于顶部套筒上部，所述顶部运动电磁铁可上下滑动的设置于顶部套筒中。
优选的，所述刀柄夹屑检测装置标定仪，还包括电流控制器，所述电流控制器设置于电磁铁的供电电路中，用于控制供电电流。
优选的，所述刀柄夹屑检测装置标定仪，还包括力传感器和数据处理模块，所述力传感器设置于阻力臂铰链连接块中，用于检测输出的压力大小，获得的检测数据传输到数据处理模块，最终反馈给电流控制器，形成闭环控制系统。
优选的，固定架包括围板和顶板，围板竖直设置于安装座上方并呈半圆弧形状，顶板与围板的顶端连接，顶板上开设用于模拟刀柄插入夹屑检测装置的孔。
本发明的有益效果：
1.本校准工具由电磁铁作为动力输出单元，动力输出强劲，在不使用加工中心电主轴拉刀机构的情况下，完成对夹屑检测装置的校准工作。
2.在校准批量化生产的夹屑检测装置时，减少了繁琐的安装步骤，缩短了校准时间，降低了生产成本，大大提高了校准工作的效率。在实际加工应用过程中，对夹屑检测装置二次或多次校准时，同样方便快捷。
3. 调整流入电磁铁电流的大小，可以模拟不同拉刀机构的作用力，适用范围广。
4.选用不同规格的模拟刀柄，可以校准不同规格的弹性夹头，使用范围广。附图说明
图1为本发明一实施例的结构原理图；
图2为本发明一实施例的立体结构图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例，一种刀柄夹屑检测装置标定仪，包括校准台架1、支撑臂2、杠杆3、固定架6、安装座7、动力臂铰链连接块8、阻力臂铰链连接块9、顶部运动电磁铁10、顶部固定电磁铁11、顶部固定座12和弹簧16。
支撑臂2设置于校准台架1上，其上端与杠杆3中部铰接，杠杆3的前端与阻力臂铰链连接块9铰接，其后端与动力臂铰链连接块8铰接。
顶部固定座12安装于校准台架1的顶部，其向下延伸形成顶部套筒21，顶部固定电磁铁11固定安装于顶部套筒21上部，顶部运动电磁铁10可上下滑动的设置于顶部套筒21中，顶部运动电磁铁10的下端通过连接杆与动力臂铰链连接块8铰接。
模拟刀柄5通过连杆4与阻力臂铰链连接块9连接，安装座7设置于校准台架1上，固定架6设置于安装座7上用于待校准调试的固定刀柄夹屑检测装置。安装座7的中部开设安装孔，用于安装定位刀柄夹屑检测装置。
弹簧16上端与动力臂铰链连接块8连接，下端与校准台架1连接。
基本原理：电磁铁产生的磁吸力，利用杠杆原理进行放大后，来模拟加工中心的上刀过程，以此来进行夹屑检测装置的标定校准。弹簧16起到辅助的作用，保证上刀和拔刀两个过程的切换流畅。既可以是拉力弹簧，也可以是弹力弹簧。
对于拉力弹簧，一对电磁铁产生的电磁吸力来作为动力输出。当模拟上刀的时候，两磁铁吸合，此时弹簧16处于拉伸状态。当拔刀的时候，通过电路控制，两磁铁可以选择断电或者排斥。在弹簧16的拉力作用下，配合将杠杆3向下拉。
对于弹力弹簧，一对电磁铁产生的电磁吸力来作为动力输出。当模拟上刀的时候，两磁铁吸合，此时弹簧16处于原始状态。当拔刀的时候，通过电路控制，两磁铁相互排斥，弹簧16处于压缩状态。在由拔刀状态向上刀状态切换的过程中，压缩状态的弹簧16向上提供弹力，防止电磁铁吸力不够，状态切换不顺畅。
可选择的，如图2所示，固定架6包括围板61和顶板62，围板61竖直设置于安装座7上方并呈半圆弧形状，顶板62与围板61的顶端连接，顶板62上开设用于模拟刀柄5插入夹屑检测装置的孔。
半圆弧形状的围板61使得对于夹屑检测装置的取放更加方便，从侧面就可以推入和取出，提高了安装拆卸的速度，提高了标定校准的效率。
还包括电流控制器，电流控制器设置于电磁铁的供电电路中，用于控制供电电流，通过控制电流，提供准确的可控的力输出。
还包括力传感器和数据处理模块，力传感器设置于阻力臂铰链连接块9中，用于检测输出的压力大小，获得的检测数据传输到数据处理模块，最终反馈给电流控制器，形成闭环控制系统，实现精准的力输出。
工作原理：本方案采用了杠杆原理与电磁铁的基本原理。其中磁力大小、方向均可由电流控制，杠杆能够将产生的力放大并作用在受力一端，安装在受力一端连杆上的力传感器检测力信号，并反馈给电流控制器形成闭环控制系统，实现精准的力输出。模拟刀柄下压，以此来模拟数控机床电主轴拉刀机构对刀柄和夹屑检测装置（弹性夹头）施加的压力。
使用方法：安装模拟刀柄，通过电流控制器控制供电电流，设置需要施加的压力，完成预设置。将待校准的夹屑检测装置安放在固定架6上，接通开关完成自动校准过程。一次预设置可校准同种规格的夹屑检测装置。
本夹屑检测装置校准工具可以在不使用加工中心电主轴拉刀机构的情况下，完成对夹屑检测装置的校准工作，结构简单，操作便携，降低了生产标定成本，大大提高了校准工作的效率。
可理解的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种刀柄夹屑检测装置标定仪，其特征在于，包括校准台架(1)、支撑臂(2)、杠杆(3)、固定架(6)、安装座(7)、动力臂铰链连接块(8)、阻力臂铰链连接块(9)、顶部运动电磁铁(10)、顶部固定电磁铁(11)、顶部固定座(12)和弹簧(16)；
所述支撑臂(2)设置于校准台架(1)上，其上端与杠杆(3)中部铰接，所述杠杆(3)的前端与阻力臂铰链连接块(9)铰接，其后端与动力臂铰链连接块(8)铰接；
所述顶部固定座(12)安装于校准台架(1)的顶部，所述顶部固定电磁铁(11)固定安装于顶部固定座(12)上，所述顶部运动电磁铁(10)位于顶部固定电磁铁(11)的下方位置，并与顶部固定座(12)可上下滑动的连接，所述顶部运动电磁铁(10)的下端通过连接杆与动力臂铰链连接块(8)铰接；
连杆(4) 用于安装模拟刀柄(5)，其上端与阻力臂铰链连接块(9)连接，安装座(7)设置于校准台架(1)上，固定架(6)设置于安装座(7)上用于固定待校准调试的夹屑检测装置；
所述弹簧(16)上端与动力臂铰链连接块(8)连接，下端与校准台架(1)连接。
2.如权利要求1所述的刀柄夹屑检测装置标定仪，其特征在于，所述顶部固定座(12)向下延伸形成顶部套筒(21)，所述顶部固定电磁铁(11)固定安装于顶部套筒(21)上部，所述顶部运动电磁铁(10)可上下滑动的设置于顶部套筒(21)中。
3.如权利要求1所述的刀柄夹屑检测装置标定仪，其特征在于，还包括电流控制器，所述电流控制器设置于电磁铁的供电电路中，用于控制供电电流。
4.如权利要求3所述的刀柄夹屑检测装置标定仪，其特征在于，还包括力传感器和数据处理模块，所述力传感器设置于阻力臂铰链连接块(9)中，用于检测输出的压力大小，获得的检测数据传输到数据处理模块，最终反馈给电流控制器，形成闭环控制系统。
5.如权利要求1所述的刀柄夹屑检测装置标定仪，其特征在于，所述固定架(6)包括围板(61)和顶板(62)，围板(61)竖直设置于安装座(7)上方并呈半圆弧形状，顶板(62)与围板(61)的顶端连接，顶板(62)上开设用于模拟刀柄(5)插入夹屑检测装置的孔。
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