CN205184412U

CN205184412U - 一种微径铣刀高精度对刀装置

Info

Publication number: CN205184412U
Application number: CN201520857744.5U
Authority: CN
Inventors: 于占江; 于化东; 许金凯; 张向辉
Original assignee: Changchun University of Science and Technology
Current assignee: Changchun University of Science and Technology
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2025-10-30

Abstract

一种微径铣刀高精度对刀装置，属于机械自动化技术领域，该装置包括：激光器、微径铣刀、电主轴、CCD芯片、X向高精度滑台、Y向高精度滑台、Z向高精度滑台、图像信号处理单元、电机控制单元、激光器控制单元和计算机主控单元；本实用新型实现了微径铣刀在XY平面内任意位置的Z方向高精度对刀，利用激光同轴全息成像技术和超分辨率图像重构技术实现对刀间隙的自动测量，防止了在传统试切时，铣刀与工件接触引起变形造成的误差，也同时避免了在图像测量中因铣刀和工件不在同一图像成像面内所带来的景深误差。本实用新型成本低廉、操作简单、可在有限的工作空间内分布式安装，适用于微小铣床的对刀高精度对刀、普通铣床和数控铣床。

Description

一种微径铣刀高精度对刀装置

技术领域

本实用新型属于机械自动化技术领域，具体涉及一种微径铣刀高精度对刀装置。

背景技术

在高速微细铣削加工过程中，对刀精度直接影响工件表面的面形精度和加工质量。由于目前所用的铣刀直径越来越小，对微铣床的对刀精度要求越来越高，稍有不慎，会导致刀具破损折断。现有的对刀方法有试切法对刀、激光直射对刀仪、激光衍射法对刀、图像法对刀等，试切法对刀对于高速加工中的微径铣刀尤其是以下的铣刀，容易产生由工件表面变形导致的对刀精度降低、容易误撞刀造成刀具的破损或折断等，并且对微铣床及其操作人员要求较高；激光直射式对刀仪精度有限，对于微径铣刀容易产生误判，其对刀精度取决于传感器精度，要满足对刀的高精度要求，其价格十分昂贵。激光衍射法对刀需要刀具和工件平面产生微小间隙，需要进行铣刀Z方向微调，直到产生明显的衍射条纹，对于机床整体要求偏高。图像法对刀需要刀具和工件的端面是在同一景深内，只能实现工件侧边对刀，并且精度有限。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种微径铣刀对刀装置，该装置不需对工件进行试切，通过激光同轴全息成像方法和超分辨率图像重构技术，可以避免因成像景深的问题造成的图像测量不准确，保证微径铣刀在XY平面内任意位置的Z方向高精度对刀。本实用新型中的对刀装置可以分布式安装，能更好提高微铣床的工作空间利用率。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种微径铣刀高精度对刀装置，该装置包括：激光器、微径铣刀、电主轴、CCD芯片、第一暗箱、第二暗箱、X向高精度滑台、Y向高精度滑台、Z向高精度滑台、图像信号处理单元、电机控制单元、激光器控制单元和计算机主控单元；激光器和CCD芯片处于同一光轴，光轴与工件平面平行；微径铣刀由电主轴装夹，并安装在铣床Z向高精度滑台上；CCD芯片安装在X向高精度滑台上，X向高精度滑台安装在Y向高精度滑台上；激光器与激光器控制单元相连，CCD芯片与图像信号处理单元相连，X向高精度滑台、Y向高精度滑台和Z向高精度滑台，分别与电机控制单元相连；图像信号处理单元、电机控制单元和激光器控制单元分别与计算机主控单元相连；激光器安装在微径铣刀的一侧，并置于第一暗箱中；CCD芯片、X向高精度滑台和Y向高精度滑台安装在微径铣刀的另一侧，并置于第二暗箱中；在对刀测量时，至少保证微径铣刀刀刃和工件的上表面处于CCD芯片视场内。

该装置还包括：扩束准直透镜；所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直后，到达微径铣刀刀刃和工件上；激光器、扩束准直透镜和CCD芯片处于同一光轴；激光器和扩束准直透镜安装在微径铣刀的一侧，并置于第一暗箱中。

该装置还包括：第一高透玻璃窗口和第二高透玻璃窗口；所述第一高透玻璃窗口位于第一暗箱内，所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直，经过第一高透玻璃窗口后到达微径铣刀刀刃和工件上；所述第二高透玻璃窗口位于第二暗箱内，带有微径铣刀刀刃和工件图像信息的激光通过第二高透玻璃窗口进入CCD芯片内。

所述激光器为半导体激光器。

所述CCD芯片为面阵CCD芯片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了微径铣刀在XY平面内任意位置的Z方向高精度对刀。不需要铣刀与工件实际接触，利用激光同轴全息成像技术和超分辨率图像重构技术实现对刀间隙的自动测量，防止了在传统试切时，铣刀与工件接触引起变形造成的误差，也同时避免了在图像测量中因铣刀和工件不在同一图像成像面内所带来的景深误差。本实用新型成本低廉、操作简单、可在有限的工作空间内分布式安装，不仅适用于微小铣床的对刀高精度对刀，也适用于普通铣床和数控铣床。

附图说明

图1本实用新型一种微径铣刀高精度对刀装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，微径铣刀高精度对刀装置，该装置包括：半导体激光器1、扩束准直透镜2、微径铣刀3、工件4、面阵CCD芯片5、X向高精度滑台6、Y高精度滑台7、图像信号处理单元8、电机控制单元9、激光器控制单元10、第一高透玻璃窗口11、第二高透玻璃窗口12、计算机主控单元13、Z向高精度滑台14、电主轴15、第一暗箱16和第二暗箱17。半导体激光器1、扩束准直透镜2和面阵CCD芯片5处于同一光轴，其中光轴方向为X方向；微径铣刀3移动方向为Z方向；按右手定则，垂直于X轴且垂直于Z轴的方向为Y方向。微径铣刀3由电主轴15装夹，并安装在铣床Z向高精度滑台14上。半导体激光器1与激光器控制单元10通过连接线相连，面阵CCD芯片5与图像信号处理单元8通过连接线相连，X向高精度滑台6、Y向高精度滑台7和Z向高精度滑台14，分别与电机控制单元9通过连接线相连；图像信号处理单元8、电机控制单元9和激光器控制单元10分别与计算机主控单元13通过连接线相连。半导体激光器1和扩束准直透镜2、第一高透玻璃窗口11安装在微径铣刀3的一侧，并置于第一暗箱16中；第二高透玻璃窗口12、面阵CCD芯片5、X向高精度滑台6和Y向高精度滑台7安装在微径铣刀3的另一侧，并置于第二暗箱17中。

计算机主控单元13分别对图像信号处理单元8、电机控制单元9和激光器控制单元10发送指令；电机控制单元9控制Z向高精度滑台14通过电主轴15带动微径铣刀3靠近工件4端面；激光器控制单元10控制半导体激光器1发出激光，通过扩束准直透镜2扩束准直，经由第一高透玻璃窗口11，从第一暗箱16出射后，打到微径铣刀3和工件4上；带有微径铣刀和工件信息的激光进入第二暗箱17，经由第二高透玻璃窗口12后，电机控制单元9控制X向高精度滑台6和Y向高精度滑台7确定面阵CCD芯片5的位置，至少保证微径铣刀3的刀刃部分和工件4的上表面处于面阵CCD芯片5视场内；电机控制单元9控制图像信号处理单元8采集并处理面阵CCD芯片5的图像后，图像信号处理单元8把图像信息传送给计算机主控单元13。

Claims

1.一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，该装置包括：激光器、微径铣刀、电主轴、CCD芯片、X向高精度滑台、Y向高精度滑台、Z向高精度滑台、第一暗箱、第二暗箱、图像信号处理单元、电机控制单元、激光器控制单元和计算机主控单元；所述激光器和CCD芯片处于同一光轴，光轴与工件平面平行；微径铣刀由电主轴装夹，并安装在铣床Z向高精度滑台上；CCD芯片安装在X向高精度滑台上，X向高精度滑台安装在Y向高精度滑台上；激光器与激光器控制单元相连，CCD芯片与图像信号处理单元相连；X向高精度滑台、Y向高精度滑台和Z向高精度滑台，分别与电机控制单元相连，图像信号处理单元、电机控制单元和激光器控制单元分别与计算机主控单元相连；激光器安装在微径铣刀的一侧，并置于第一暗箱中；CCD芯片、X向高精度滑台和Y向高精度滑台安装在微径铣刀的另一侧，并置于第二暗箱中；在对刀测量时，至少保证微径铣刀刀刃和工件的上表面处于CCD芯片视场内。

2.根据权利要求1所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，该装置还包括：扩束准直透镜；所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直后，到达微径铣刀刀刃和工件上；激光器、扩束准直透镜和CCD芯片处于同一光轴；激光器和扩束准直透镜安装在微径铣刀的一侧，并置于第一暗箱中。

3.根据权利要求1或2所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，该装置还包括：第一高透玻璃窗口和第二高透玻璃窗口；所述第一高透玻璃窗口位于第一暗箱内，所述激光器发出激光，通过扩束准直透镜扩束准直，经过第一高透玻璃窗口后到达微径铣刀刀刃和工件上；所述第二高透玻璃窗口位于第二暗箱内，带有微径铣刀刀刃和工件图像信息的激光通过第二高透玻璃窗口进入CCD芯片内。

4.根据权利要求1所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，所述激光器为半导体激光器。

5.根据权利要求1所述的一种微径铣刀高精度对刀装置，其特征在于，所述CCD芯片为面阵CCD芯片。