CN112355714B - 验刀装置及验刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机加工领域，旨在解决现有的验刀方法容易损坏验刀块的问题，提供验刀装置及验刀方法。验刀装置包括支撑体和验刀球体；支撑体包括基座、磁体、连杆、弹性件和报警系统；基座开设有贯通其第一表面和第二表面的通道；磁体设有对应通道的通孔；连杆包括杆部和连接于杆部一端的端头部，杆部能够穿于通道和通孔内，端头部对应于第二表面；报警系统具有一对开关触点，开关触点对应端头部；弹性件弹性地支撑于基座和连杆；验刀球体能够吸附和支撑于磁体的通孔处。本发明的有益效果是能够方便地实现验刀，且不损坏验刀球体，并且能够在碰刀的同时发出报警信号。

Description

验刀装置及验刀方法

技术领域

本发明涉及机加工领域，具体而言，涉及验刀装置及验刀方法。

背景技术

数控加工或其他机加工时，为安全和精度考虑，常需要验刀。

现有的一种验刀方法，是制备一个验刀块，将验刀块竖直固定在机床的工作台上，通过测头确定验刀块的坐标位置，然后控制刀具按照设定路径经过验刀块，并在刀具移动过程中人工观察刀具是否接触到验刀块，来验证刀具直径是否正确。

对于该验刀方法，验刀块在一次验刀检查中就有可能因为刀具参数错误而破坏，无法恢复再用。

发明内容

本发明旨在提供一种验刀装置，以解决现有的验刀方法容易损坏验刀块的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种验刀装置，其包括支撑体和验刀球体；

所述支撑体包括基座、磁体、连杆、弹性件和报警系统；

所述基座具有朝上的第一表面和朝下的第二表面，且所述基座开设有贯通其第一表面和第二表面的通道；

所述磁体设置于所述基座的第一表面处，并开设有对应所述通道的通孔；

所述连杆包括杆部和连接于杆部一端的端头部，所述杆部能够穿于所述通道和通孔内，所述端头部对应于所述第二表面；

所述报警系统为包括报警元件的报警电路；所述报警电路具有一对开关触点，且在所述开关触点导通时，报警元件能够通电发出报警信号；在所述开关触点断开时，报警元件失电；

所述开关触点设置于所述第二表面处并对应所述端头部；

所述弹性件弹性地支撑于所述基座和所述连杆，并对所述连杆施加朝上的弹性力，以使所述连杆倾向于向上运动至使其端头部接触和接通所述开关触点；

所述验刀球体能够吸附和支撑于所述磁体的所述通孔处，并能够克服所述弹性件的弹性力以下压所述连杆至使连杆的端头部离开所述开关触点。

本方案中的验刀球体用于验刀时，定位安装支撑体，且使验刀球体吸附和支撑于磁体上。此时，验刀球体下压连杆，使连杆的端头部离开开关触点，报警电路处于断开状态，不会发出报警；

然后控制刀具按设定方式或路径相对验刀球体运动，该过程中，若刀具碰到验刀球体，刀具对验刀球体的力将带动球体移动而让开连杆的上移。连杆上移至使其端头部接触导通开关触点时，报警元件得电发出报警信号。若验刀过程中均无报警信号出现，则验刀球体保持压在连杆上，而不会出现报警信号。

如此，本方案中的验刀球体能够方便地实现验刀，且在验刀过程中碰刀时，能够推开验刀球体而不是损坏验刀球体，并且能够在碰刀的同时发出报警信号。

在一种实施方式中：

所述通孔为上大下小的锥形孔，且所述锥形孔的上端直径小于所述验刀球体的直径。

在一种实施方式中：

所述通道包括从上到下依次连通的第一柱孔、第二柱孔和第三柱孔，所述第一柱孔、第二柱孔和第三柱孔彼此同心且直径依次减小，所述第一柱孔连通所述通孔；所述杆部依次穿于所述第一柱孔、第二柱孔和第三柱孔；

所述磁体嵌设于所述第一柱孔内；

所述连杆上端固设有弹簧抵顶环；

所述弹性件为螺旋压缩弹簧，所述弹性件套于所述杆部外并位于所述第二柱孔内；所述弹性件的下端抵顶于第二柱孔孔底台阶面、上端朝上支撑于所述弹簧抵顶环，以对所述连杆施加朝上的弹性力。

在一种实施方式中：

所述磁体的内周部分对应所述弹簧抵顶环，并作为所述连杆向上伸出的极限位置。

在一种实施方式中：

所述开关触点的两个触头以所述通道的中轴对称分布。

在一种实施方式中：

所述基座的下表面内凹形成下槽，所述下槽的槽底面作为所述第二表面；一盖件封闭所述下槽以形成下空腔；

所述报警系统至少部分容置于所述下空腔内。

在一种实施方式中：

所述盖件上设置有负极接触弹簧，所述第二表面上设有正极接触片；所述报警系统的供电电池电连接于负极接触弹簧和正极接触片之间，并在所述开关触点的控制下向所述报警元件供电。

在一种实施方式中：

所述报警元件包括报警灯和报警喇叭，所述报警灯和所述报警喇叭分别电连接于所述供电电池。

在一种实施方式中：

所述盖件下垂直连接有定位销柱。

本方案还提供一种验刀方法，其基于前述任一项的验刀装置，并包括以下步骤：

验刀准备：定位安装支撑体，并使验刀球体吸附和支撑于磁体上；此时，验刀球体下压连杆，使连杆的端头部离开开关触点；

验刀过程：控制刀具按设定方式或路径相对验刀球体运动，该过程中，若刀具碰到验刀球体，刀具对验刀球体的力将带动球体移动而让开连杆的上移，连杆上移至使其端头部接触导通开关触点时，报警元件得电发出报警信号，从而指示验刀发生碰刀；若验刀过程中均无报警信号发出，则表明验刀过程未发生碰刀。

在一种实施方式中：

验刀过程至少包括刀具悬长检测、刀具半径检测、刀具R角检测中的一种；其中：

刀具悬长检测的方法为：待测刀具在初始位置停留在高于验刀球体的安全平面上，接着刀具移动到验刀球体附近，刀具高度降低到其刀尖距验刀球体的顶端面设定距离s处，刀具沿水平直线从一侧走到另一侧，且刀具路径在平面上的投影为经过验刀球体一直径的直线；如果刀具未接触到验刀球体，报警系统不会报警，即表明待测刀具悬长符合要求；如果刀具接触到验刀球体，验刀球体发生位移，报警系统电路导通发出报警信号，即表明刀具悬长不符合要求；

刀具半径检测方法为：待测刀具从安全平面，逐渐靠近验刀球体，直到刀具的侧面与验刀球体的赤道线距离设定距离s，待测刀具绕验刀球体的赤道线一圈；如果刀具未接触验刀球体，报警系统不会报警，即表明待测刀具半径符合要求；如果刀具接触到验刀球体，验刀球体发生位移，报警系统电路导通，报警元件发出报警信息，即表明刀具半径不符合要求；

刀具R角检测方法为：待测刀具从安全平面逐渐靠近验刀球体，直到刀具R角与验刀球体的切线距离设定距离s，绕验刀球体纬线一圈；如果刀具未接触到验刀球体，报警系统不会报警，即表明待测刀具R角符合要求；如果刀具接触到验刀球体2，验刀球体发生位移，报警系统电路导通，报警元件发出报警信息，即表明刀具R角不符合要求；

其中设定距离s不超过参数检测精度要求值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中的验刀装置的三维视图；

图2为图1的剖视图；

图3为报警电路的示意图；

图4为基座的剖视图；

图5为连杆的结构示意图；

图6为刀具悬长检测的第一视角视图；

图7为刀具悬长检测的第二视角视图；

图8为刀具半径检测的第一视角视图；

图9为刀具半径检测的第二视角视图；

图10为刀具R角检测的第一视角视图；

图11为刀具R角检测的第二视角视图。

图标：10-验刀装置；11-支撑体；12-验刀球体；13-基座；14-磁体；15-连杆；16-弹性件；17-报警系统；18-第一表面；19-第二表面；20-通道；21-通孔；22-杆部；23-端头部；24-报警元件；25-报警电路；26-开关触点；27-第一柱孔；28-第二柱孔；29-第三柱孔；30-弹簧抵顶环；31-触头；32-下槽；33-下空腔；34-负极接触弹簧；35-正极接触片；36-供电电池；37-报警灯；38-报警喇叭；39-定位销柱；40-初始位置；41-安全平面；42-刀具；43-赤道线；44-纬线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1和图2，本实施例提出一种验刀装置10，其包括支撑体11和验刀球体12。其中，支撑体11包括基座13、磁体14、连杆15、弹性件16和报警系统17。基座13具有朝上的第一表面18和朝下的第二表面19，且基座13开设有贯通其第一表面18和第二表面19的通道20。磁体14设置于基座13的第一表面18处，并开设有对应通道20的通孔21。连杆15包括杆部22和连接于杆部22一端的端头部23，杆部22能够穿于通道20和通孔21内，端头部23对应于第二表面19。

配合参见图3，报警系统17为包括报警元件24的报警电路25；报警电路25具有一对开关触点26，且在开关触点26导通时，报警元件24能够通电发出报警信号；在开关触点26断开时，报警元件24失电。开关触点26设置于第二表面19处并对应端头部23。弹性件16弹性地支撑于基座13和连杆15，并对连杆15施加朝上的弹性力，以使连杆15倾向于向上运动至使其端头部23接触和接通开关触点26。验刀球体12能够吸附和支撑于磁体14的通孔21处，并能够克服弹性件16的弹性力以下压连杆15至使连杆15的端头部23离开开关触点26。

本方案中的验刀球体12用于验刀时，定位安装支撑体11，且使验刀球体12吸附和支撑于磁体14上。此时，验刀球体12下压连杆15，使连杆15的端头部23离开开关触点26，报警电路25处于断开状态，不会发出报警；

然后控制刀具42按设定方式或路径相对验刀球体12运动，该过程中，若刀具42碰到验刀球体12，刀具42对验刀球体12的力将带动球体移动而让开连杆15的上移。连杆15上移至使其端头部23接触导通开关触点26时，报警元件24得电发出报警信号。若验刀过程中均无报警信号出现，则验刀球体12保持压在连杆15上，而不会出现报警信号。

如此，本方案中的验刀球体12能够方便地实现验刀，且在验刀过程中碰刀时，能够推开验刀球体12而不是损坏验刀球体12，并且能够在碰刀的同时发出报警信号。

本实施例中，可选地，通孔21为上大下小的锥形孔，且锥形孔的上端直径小于验刀球体12的直径。如此，验刀球体12的下部能够进入锥形孔内以下压连杆15，但是不至于陷入太深。

为实现各结构的安装，本实施例中，配合参见图4，通道20包括从上到下依次连通的第一柱孔27、第二柱孔28和第三柱孔29，第一柱孔27、第二柱孔28和第三柱孔29彼此同心且直径依次减小，第一柱孔27连通通孔21；杆部22依次穿于第一柱孔27、第二柱孔28和第三柱孔29。磁体14设置为内带锥形孔的圆环形，其嵌设于第一柱孔27内，可选地，磁体14的上表面和基座13的第一表面18共面。磁体14可粘结或仅仅通过磁性吸合的方式连接于基座13。

配合参见图5，本实施例中，可选地，连杆15上端固设有弹簧抵顶环30，弹性件16为螺旋压缩弹簧，弹性件16套于杆部22外并位于第二柱孔28内；弹性件16的下端抵顶于第二柱孔28孔底台阶面、上端朝上支撑于弹簧抵顶环30，以对连杆15施加朝上的弹性力。可选地，磁体14的内周部分对应弹簧抵顶环30，并作为连杆15向上伸出的极限位置。

本实施例中，可选地，开关触点26的两个触头31以通道20的中轴对称分布，如此，在连接的端头部23接触开关触点26时，能够保持两侧平衡，避免连杆15因不对称而受侧向力卡止于通道20。

本实施例中，基座13的下表面内凹形成下槽32，下槽32的槽底面作为第二表面19；一盖件封闭下槽32以形成下空腔33；报警系统17至少部分容置于下空腔33内。可选地，盖件上设置有负极接触弹簧34，第二表面19上设有正极接触片35；报警系统17的供电电池36电连接于负极接触弹簧34和正极接触片35之间，并在开关触点26的控制下向报警元件24供电。报警电路25的导线可布置在下空腔33内，以保护电路免受或少受外界影响。

本实施例中，报警元件24包括报警灯37和报警喇叭38，报警灯37和报警喇叭38分别电连接于供电电池36。报警灯37和报警喇叭38的数量可根据需要设置，且可采用并联地方式连接于供电电池36两端。其中，报警喇叭38可设置于下空腔33内，报警灯37可嵌设在下空腔33的外壁上，且报警灯37的接线端位于下空腔33内以方便接线、外端可伸出基座13的外周面之外，以使其灯光能被观察者察觉。

本实施例中，盖件下垂直连接有定位销柱39。定位销柱39可以设置为垂直于盖件的柱状结构，可用于支撑体11安装固定。

实施例二

本实施例提供一种验刀方法，其基于实施例一中的验刀装置10，并包括以下步骤：

验刀准备：定位安装支撑体11，并使验刀球体12吸附和支撑于磁体14上；此时，验刀球体12下压连杆15，使连杆15的端头部23离开开关触点26；

验刀过程：控制刀具42按设定方式或路径相对验刀球体12运动，该过程中，若刀具42碰到验刀球体12，刀具42对验刀球体12的力将带动球体移动而让开连杆15的上移，连杆15上移至使其端头部23接触导通开关触点26时，报警元件24得电发出报警信号，从而指示验刀发生碰刀；若验刀过程中均无报警信号发出，则表明验刀过程未发生碰刀。

可选地，验刀过程至少包括刀具悬长检测、刀具半径检测、刀具R角检测中的一种；其中：

配合参见图6和图7，刀具悬长检测的方法为：待测刀具42在初始位置40停留在高于验刀球体12的安全平面41上，接着刀具42移动到验刀球体12附近，刀具42高度降低到其刀尖距验刀球体12的顶端面设定距离s处，刀具42沿水平直线从一侧走到另一侧，且刀具42路径在平面上的投影为经过验刀球体12一直径的直线；如果刀具42未接触到验刀球体12，报警系统17不会报警，即表明待测刀具42悬长符合要求；如果刀具42接触到验刀球体12，验刀球体12发生位移，报警系统17电路导通发出报警信号，即表明刀具42悬长不符合要求；

配合参见图8和图9，刀具半径检测方法为：待测刀具42从安全平面41，逐渐靠近验刀球体12，直到刀具42的侧面与验刀球体12的赤道线43距离设定距离s，待测刀具42绕验刀球体12的赤道线43一圈；如果刀具42未接触验刀球体12，报警系统17不会报警，即表明待测刀具42半径符合要求；如果刀具42接触到验刀球体12，验刀球体12发生位移，报警系统17电路导通，报警元件24发出报警信息，即表明刀具42半径不符合要求；

配合参见图10和图11，刀具R角检测方法为：待测刀具42从安全平面41逐渐靠近验刀球体12，直到刀具R角与验刀球体12的切线距离设定距离s，绕验刀球体12纬线44一圈；如果刀具42未接触到验刀球体12，报警系统17不会报警，即表明待测刀具R角符合要求；如果刀具42接触到验刀球体122，验刀球体12发生位移，报警系统17电路导通，报警元件24发出报警信息，即表明刀具R角不符合要求；

其中设定距离s不超过参数检测精度要求值。对于一些情形，可选设定距离s小于0.5mm，如可以选s＝0.1mm、s＝0.3等。

若检验过程中，出现了碰刀，验刀球体12被碰离开磁体14，可在调整后重新将验刀球体12放回磁体14上再次进行验刀即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种验刀装置，其特征在于：

包括支撑体和验刀球体；

所述支撑体包括基座、磁体、连杆、弹性件和报警系统；

所述基座具有朝上的第一表面和朝下的第二表面，且所述基座开设有贯通其第一表面和第二表面的通道；

所述磁体设置于所述基座的第一表面处，并开设有对应所述通道的通孔；

所述连杆包括杆部和连接于杆部一端的端头部，所述杆部能够穿于所述通道和通孔内，所述端头部对应于所述第二表面；

所述报警系统为包括报警元件的报警电路；所述报警电路具有一对开关触点，且在所述开关触点导通时，报警元件能够通电发出报警信号；在所述开关触点断开时，报警元件失电；

所述开关触点设置于所述第二表面处并对应所述端头部；

所述弹性件弹性地支撑于所述基座和所述连杆，并对所述连杆施加朝上的弹性力，以使所述连杆倾向于向上运动至使其端头部接触和接通所述开关触点；

所述验刀球体能够吸附和支撑于所述磁体的所述通孔处，并能够克服所述弹性件的弹性力以下压所述连杆至使连杆的端头部离开所述开关触点。

2.根据权利要求1所述的验刀装置，其特征在于：

所述通孔为上大下小的锥形孔，且所述锥形孔的上端直径小于所述验刀球体的直径。

3.根据权利要求1所述的验刀装置，其特征在于：

所述通道包括从上到下依次连通的第一柱孔、第二柱孔和第三柱孔，所述第一柱孔、第二柱孔和第三柱孔彼此同心且直径依次减小，所述第一柱孔连通所述通孔；所述杆部依次穿于所述第一柱孔、第二柱孔和第三柱孔；

所述磁体嵌设于所述第一柱孔内；

所述连杆上端固设有弹簧抵顶环；

所述弹性件为螺旋压缩弹簧，所述弹性件套于所述杆部外并位于所述第二柱孔内；所述弹性件的下端抵顶于第二柱孔孔底台阶面、上端朝上支撑于所述弹簧抵顶环，以对所述连杆施加朝上的弹性力。

4.根据权利要求3所述的验刀装置，其特征在于：

所述磁体的内周部分对应所述弹簧抵顶环，并作为所述连杆向上伸出的极限位置。

5.根据权利要求1所述的验刀装置，其特征在于：

所述开关触点的两个触头以所述通道的中轴对称分布。

6.根据权利要求1所述的验刀装置，其特征在于：

所述基座的下表面内凹形成下槽，所述下槽的槽底面作为所述第二表面；一盖件封闭所述下槽以形成下空腔；

所述报警系统至少部分容置于所述下空腔内。

7.根据权利要求6所述的验刀装置，其特征在于：

所述盖件上设置有负极接触弹簧，所述第二表面上设有正极接触片；所述报警系统的供电电池电连接于负极接触弹簧和正极接触片之间，并在所述开关触点的控制下向所述报警元件供电。

8.根据权利要求6所述的验刀装置，其特征在于：

所述盖件下垂直连接有定位销柱。

9.一种验刀方法，其特征在于：所述验刀方法基于权利要求1-8任一项所述的验刀装置，并包括以下步骤：

验刀准备：定位安装支撑体，并使验刀球体吸附和支撑于磁体上；此时，验刀球体下压连杆，使连杆的端头部离开开关触点；

验刀过程：控制刀具按设定方式或路径相对验刀球体运动，该过程中，若刀具碰到验刀球体，刀具对验刀球体的力将带动球体移动而让开连杆的上移，连杆上移至使其端头部接触导通开关触点时，报警元件得电发出报警信号，从而指示验刀发生碰刀；若验刀过程中均无报警信号发出，则表明验刀过程未发生碰刀。

10.根据权利要求9所述的验刀方法，其特征在于，验刀过程至少包括刀具悬长检测、刀具半径检测、刀具R角检测中的一种；其中：

刀具悬长检测的方法为：待测刀具在初始位置停留在高于验刀球体的安全平面上，接着刀具移动到验刀球体附近，刀具高度降低到其刀尖距验刀球体的顶端面设定距离s处，刀具沿水平直线从一侧走到另一侧，且刀具路径在平面上的投影为经过验刀球体一直径的直线；如果刀具未接触到验刀球体，报警系统不会报警，即表明待测刀具悬长符合要求；如果刀具接触到验刀球体，验刀球体发生位移，报警系统电路导通发出报警信号，即表明刀具悬长不符合要求；

刀具半径检测方法为：待测刀具从安全平面，逐渐靠近验刀球体，直到刀具的侧面与验刀球体的赤道线距离设定距离s，待测刀具绕验刀球体的赤道线一圈；如果刀具未接触验刀球体，报警系统不会报警，即表明待测刀具半径符合要求；如果刀具接触到验刀球体，验刀球体发生位移，报警系统电路导通，报警元件发出报警信息，即表明刀具半径不符合要求；

刀具R角检测方法为：待测刀具从安全平面逐渐靠近验刀球体，直到刀具R角与验刀球体的切线距离设定距离s，绕验刀球体纬线一圈；如果刀具未接触到验刀球体，报警系统不会报警，即表明待测刀具R角符合要求；如果刀具接触到验刀球体2，验刀球体发生位移，报警系统电路导通，报警元件发出报警信息，即表明刀具R角不符合要求；

其中设定距离s不超过参数检测精度要求值。

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