CN113369996B - 一种在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具 - Google Patents

Abstract

一种在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，属于机加工划线工具技术领域，用于确定工件端面中心点。其技术方案是：固定套筒的后端固定有激光光源，激光光源的前部安装激光扩束镜，激光扩束镜的圆周与固定套筒内孔壁相连接，锥形透镜固定在激光扩束镜前方的固定套筒中，激光光源、激光扩束镜和锥形透镜的中心轴线与固定套筒的中心轴线重合，调节套筒的后部套装在固定套筒的前端，调节套筒的前端安装有凸透镜，凸透镜的中心轴线与激光光源的中心轴线重合。本发明结构简单、使用方便、测量精度高，投射出的环形光束直径可调，可以在轴类工件的端面上定位中心点，并可以调整中心点位置以消除工件毛坯缺陷，确定轴类毛坯件的加工余量。

Description

一种在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具

技术领域

本发明涉及一种轴类工件在划线工序确定工件端面中心点的工具，属于机加工划线工具技术领域。

背景技术

在机加工过程中，一些大型台阶轴类工件在车削装卡之前需要在工件两端打中心孔，中心孔的位置需要在加工前通过划线确定。目前，对轴类工件的端面中心孔是采用常规的尺规划线方法进行定位，常规的尺规划线方法对工人技术水平要求高，且有操作复杂、精度低、工人的劳动强度大等缺点。同时，由于轴身的毛坯件存在各种缺陷，所以不能简单地依靠毛坯件的外形轮廓确定中心点，在进行划线时还需要将这些缺陷排除在加工后的目标尺寸外，这就更增加了常规的尺规划线方法的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，这种工具操作简单、精度高，同时可以在一定条件下考虑毛坯不同断面的情况确定中心点。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，它包括支架、固定套筒、激光光源、激光扩束镜、锥形透镜、调节套筒、凸透镜，固定套筒水平放置，固定套筒的后部固定在支架上，固定套筒的后端固定有激光光源，激光光源的前部安装激光扩束镜，激光扩束镜的前部圆周与固定套筒前部内孔壁相连接，锥形透镜固定在激光扩束镜前方的固定套筒中，激光光源、激光扩束镜和锥形透镜的中心轴线与固定套筒的中心轴线重合，调节套筒的后部套装在固定套筒的前端，调节套筒的前端安装有凸透镜，凸透镜的中心轴线与激光光源的中心轴线重合。

上述在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，所述支架的上部有水平的套管，固定套筒的后部固定在支架的套管中，固定套筒的后部有底座封闭，底座的中心有水平方向的中心孔，激光光源固定在中心孔的后部。

上述在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，所述固定套筒后部的激光光源的后中心孔端安装有激光光源压盖，激光光源压盖通过螺纹与固定套筒后端相连接，激光光源压盖中心有导线孔，电源导线穿过导线孔与激光光源相连接。

上述在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，所述锥形透镜的后端底面为平面，锥形透镜的侧壁和前面组成圆锥形，圆锥形的顶部为平面，激光从锥形透镜的底面垂直射入，然后分别从锥形透镜的顶部平面射出和从锥形透镜的锥形侧面折射射出，锥形透镜的前端有锥形透镜压盖，锥形透镜压盖的内侧压紧在锥形透镜的前部外周边缘，锥形透镜压盖的外侧通过螺纹与固定套筒的外周相连接。

上述在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，所述调节套筒的内孔后部有滑动套环，滑动套环的内径与固定套筒的外壁直径相匹配，滑动套环的厚度与锥形透镜压盖的厚度相匹配，滑动套环的内孔壁与固定套筒的外壁为滑动配合。

上述在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，所述凸透镜的两侧分别为平面和凸面，凸透镜的凸面与激光的入射方向相对，凸透镜的平面与激光的出射方向相对，凸透镜的凸面中心为2-3mm直径的平面，凸透镜的前端安装有凸透镜压盖，凸透镜压盖的内侧压紧在凸透镜的前部外周边缘，凸透镜压盖的外侧通过螺纹与调节套筒的外周相连接。

本发明的有益效果是：

本发明的激光光源通过激光扩束镜形成为圆柱型平行光线，圆柱形平行光线经过锥形透镜折射后再形成一个环形光束和中心光柱，环形光束和中心光柱再经凸透镜调整，可在与激光光源发射的激光光束垂直的平面上投射出一个环形光束和它的中心光点，环形光束和中心光点可用于确定轴类工件端面的中心。

本发明结构简单、使用方便、测量精度高，投射出的环形光束直径可调，光束中心点清晰不变形，可以在轴类工件的端面上定位中心点，并可以调整中心点位置以消除工件毛坯缺陷，确定轴类毛坯件的加工余量，避免了常规的尺规划线方法的难度，保证加工质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的使用状态示意图；

图3是图2的调整状态示意图；

图4是对工件照射示意图；

图5是工件端面照射示意图；

图6是锥形透镜的光线折射示意图。

图中标记如下：支架1、固定套筒2、激光光源3、激光扩束镜4、锥形透镜5、调节套筒6、凸透镜7、激光光源压盖8、锥形透镜压盖9、凸透镜压盖10、底座11、中心孔12、导线孔13、电源导线14、滑动套环15、环形光束16、中心光点17、工件毛坯18、大轴19、小轴20、大轴中心21、小轴中心22、毛坯缺陷23。

具体实施方式

本发明由支架1、固定套筒2、激光光源3、激光扩束镜4、锥形透镜5、调节套筒6、凸透镜7、激光光源压盖8、锥形透镜压盖9、凸透镜压盖10组成。

图1显示，支架1的上部有水平的套管，固定套筒2水平放置，固定套筒2的后部固定在支架1的套管中。

图1显示，固定套筒2的后端有底座11封闭，底座11的中心有中心孔12，中心孔12的后部固定有激光光源3，固定套筒2后部的激光光源3的后端安装有激光光源压盖8，激光光源压盖8通过螺纹与固定套筒2后端相连接，激光光源压盖中8心有导线孔13，电源导线14穿过导线孔13与激光光源3相连接。

图1、2显示，固定套筒2的中心孔12的前部安装激光扩束镜4，激光扩束镜4的前部圆周与固定套筒2前部内孔壁相连接。激光扩束镜4采用532nm绿光扩束镜，扩束倍数为6倍，激光光源3射出的绿色光源延激光扩束镜4的轴线射入，经过激光扩束镜4后射出时变为直径为6mm的圆柱型平行光线。

图1、6显示，锥形透镜5固定在激光扩束镜4前方的固定套筒中2，激光光源3、激光扩束镜4和锥形透镜5的中心轴线重合，且与固定套筒2的中心轴线重合。锥形透镜5的后端底面为平面，锥形透镜5的侧壁和前面组成圆锥形，圆锥形的顶部为平面。锥形透镜5的材质为水晶，绿光折射率为1.5，顶部有直径为2mm的平面。从激光扩束镜4射出的光线由锥形透镜5的底面垂直射入，然后分别从锥形透镜5的顶部平面射出和从锥形透镜5的锥形侧面折射射出。激光射出时分成两部分：一部分是经顶部平面射出的中心光点17，其方向不变；另一部分是从锥形侧面射出，形成与轴线呈16.88°夹角的锥形圆环。

图1、2、3显示，固定套筒2的前端安装有调节套筒6，调节套筒6可以沿着固定套筒2前后滑动，调节套筒6的前端安装有凸透镜7，凸透镜7的中心轴线与激光光源3的中心轴线重合。

图1、2、3显示，凸透镜7的两侧分别为平面和凸面，凸透镜7的凸面与激光的入射方向相对，凸透镜7的平面与激光的出射方向相对，凸透镜7的凸面中心为2-3mm直径的平面。在使用中，锥形透镜5射出的激光照射在凸透镜7的凸面上，锥形透镜5中心光束通过凸透镜7凸面中心平面保持中心光点17原状，锥形透镜5的锥形侧面发射的锥形圆环激光照射到凸透镜7的凸面上，通过凸透镜7的凸面折射形成与锥形圆环相对应的环形光束16，环形光束16向前投射到测量轴端面上。在这个过程中，锥形透镜5与凸透镜7之间的距离是决定凸透镜7发射的环形光束16直径的因素。通过前后移动调节套筒6在固定套筒2上的位置，可以调节锥形透镜5前端与凸透镜7之间的距离，使锥形透镜5射出的锥形圆环激光照射在凸透镜7凸面上的面积发生变化，使凸透镜7折射形成环形光束16的直径变化，环形光束16投射到测量轴工件18端面上，环形光束16和中心光点17可用于确定工件18圆周和中心。

图1显示，锥形透镜5的前端有锥形透镜压盖9，锥形透镜压盖9为环形压盖，锥形透镜压盖9的内侧压紧在锥形透镜5的前部外周边缘，锥形透镜压盖9的外侧通过螺纹与固定套筒2的外周相连接。

图1显示，凸透镜7的前端安装有凸透镜压盖10，凸透镜压盖10为环形压盖，凸透镜压盖10的内侧压紧在凸透镜7的前部外周边缘，凸透镜压盖10的外侧通过螺纹与调节套筒6的外周相连接。

图1显示，调节套筒6的内孔后部有滑动套环15，滑动套环15的作用是使调节套筒6沿着固定套筒2滑动时，避开锥形透镜压盖9在固定套筒2外侧突出部分的影响。滑动套环15的内径与固定套筒2的外壁直径相匹配，滑动套环15的厚度与锥形透镜压盖9的厚度相匹配，滑动套环15的内孔壁与固定套筒2的外壁为滑动配合。

图4、5显示，激光经过凸透镜7照射到工件毛坯18的端面上，原有工件毛坯18的大轴中心21和小轴中心22不在同一中心点上，大轴端面的一侧有毛坯缺陷23，因此从凸透镜7照射到毛坯的大轴端面上的环形光束16向大轴端面的一侧偏移，避开毛坯缺陷23，激光照射的中心光点17位于原有的大轴中心21和小轴中心22之间。

本发明的使用过程如下：

将支架1放置到工件毛坯18的一端，移动调整套筒6，调整环形光束16直径，使其与加工的阶梯轴的大轴19的目标直径一致，并投射到工件毛坯18的大轴19的端面上；移动激光的环形光束16的位置，将大轴19端面上的所有毛坯缺陷23部位调整到激光的环形光束外部，此时激光投影的中心光点17位置就是加工后的大轴19的中心点。

确定大轴19的中心点位置后，再次调整环形光束16直径分别与其它轴径相对应，使其照射在阶梯轴的其它轴径的端面上，检验其它阶梯轴上缺陷是否全部排除在环形光束16投影的范围以外，以保证各段轴均有足够的加工余量，果其它轴径上的缺陷未能排除，则需重新调整大轴19的中心点。

当阶梯轴的各个轴径均可满足加工时，则可以在激光投射的中心光点17处打点，钻中心孔。

本发明的一个实施例如下：

固定套筒2的外径为48mm，内径为34.2mm，长度为137mm，底座11的中心孔12的直径为44mm，导线孔13的直径为4.5mm；

激光光源3采用532nm点状绿色激光模组，功率为50mW，电压为3V，直径为12mm，可以发射波长为532纳米的绿色激光；

激光扩束镜4采用532nm绿光扩束镜，扩束倍数为6倍，射出激光直径为6mm的圆型平行光线；

锥形透镜5材质为水晶，底面直径为40mm，锥形夹角为45°，绿光折射率为1.5，顶部有直径为2mm的平面，侧面射出的光束形成与轴线呈16.88°夹角的环形光束；

凸透镜7的直径为56mm，焦距为40mm，中心平面直径为2mm；

激光光源压盖8的外径为28mm，内孔径为13mm；

锥形透镜压盖9的外径为54.2mm，内孔径为35mm；

凸透镜压盖10的外径为66mm，内孔径为46mm。

Claims (6)

1.一种在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，其特征在于：它包括支架（1）、固定套筒（2）、激光光源（3）、激光扩束镜（4）、锥形透镜（5）、调节套筒（6）、凸透镜（7），固定套筒（2）水平放置，固定套筒（2）的后部固定在支架（1）上，固定套筒（2）的后端固定有激光光源（3），激光光源（3）的前部安装激光扩束镜（4），激光扩束镜（4）的前部圆周与固定套筒（2）前部内孔壁相连接，锥形透镜（5）固定在激光扩束镜（4）前方的固定套筒（2）中，激光光源（3）、激光扩束镜（4）和锥形透镜（5）的中心轴线与固定套筒（2）的中心轴线重合，调节套筒（6）的后部套装在固定套筒（2）的前端，调节套筒（6）的前端安装有凸透镜（7），凸透镜（7）的中心轴线与激光光源（3）的中心轴线重合。

2.根据权利要求1所述的在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，其特征在于：所述支架（1）的上部有水平的套管，固定套筒（2）的后部固定在支架（1）的套管中，固定套筒（2）的后部有底座（11）封闭，底座（11）的中心有水平方向的中心孔（12），激光光源（3）固定在中心孔（12）的后部。

3.根据权利要求1所述的在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，其特征在于：所述固定套筒（2）后部的激光光源（3）的后端安装有激光光源压盖（8），激光光源压盖（8）通过螺纹与固定套筒（2）后端相连接，激光光源压盖（8）中心有导线孔（13），电源导线（14）穿过导线孔（13）与激光光源（3）相连接。

4.根据权利要求1所述的在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，其特征在于：所述锥形透镜（5）的后端底面为平面，锥形透镜（5）的侧壁和前面组成圆锥形，圆锥形的顶部为平面，激光从锥形透镜（5）的底面垂直射入，然后分别从锥形透镜（5）的顶部平面射出和从锥形透镜（5）的锥形侧面折射射出，锥形透镜（5）的前端有环形的锥形透镜压盖（9），锥形透镜压盖（9）的内侧压紧在锥形透镜（5）的前部外周边缘，锥形透镜压盖（9）的外侧通过螺纹与固定套筒（2）的外周相连接。

5.根据权利要求1所述的在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，其特征在于：所述调节套筒（6）的内孔后部有滑动套环（15），滑动套环（15）的内径与固定套筒（2）的外壁直径相匹配，滑动套环（15）的厚度与锥形透镜压盖（9）的厚度相匹配，滑动套环（15）的内孔壁与固定套筒（2）的外壁为滑动配合。

6.根据权利要求1所述的在划线工序确定轴类工件端面中心点的工具，其特征在于：所述凸透镜（7）的两侧分别为平面和凸面，凸透镜（7）的凸面与激光的入射方向相对，凸透镜（7）的平面与激光的出射方向相对，凸透镜（7）的凸面中心为2-3mm直径的平面，凸透镜（7）的前端安装有环形的凸透镜压盖（10），凸透镜压盖（10）的内侧压紧在凸透镜（7）的前部外周边缘，凸透镜压盖（10）的外侧通过螺纹与调节套筒（6）的外周相连接。

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