CN205192434U - 铣刀盘的校正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铣刀盘的校正装置，该装置包括：床身；设置于床身的主轴箱，其具有用于旋转铣刀盘的主轴；设置于床身的探头，其用于检测铣刀盘上的刀条的轴向安装位置，探头能够沿所述主轴的轴向和径向移动；设置于床身的激光测量头，其用于检测所述铣刀盘上的刀条切削刃的径向位置，激光测量头能够根据铣刀盘尺寸调整安装位置；与探头和激光测量头通信连接的控制器，其用于获取探头和激光测量头的检测值；还用于选取刀条切削刃的径向尺寸的基准值，并输出所述刀条切削刃的径向尺寸与所述基准值的比较结果。该装置能够消除装刀过程中产生的装刀误差，提高装刀精度，改善切削质量，延长刀条的使用寿命。

Description

铣刀盘的校正装置

技术领域

本实用新型涉及铣刀盘校正设备技术领域，特别是涉及一种铣刀盘的校正装置。

背景技术

铣刀盘校正装置主要用于检测铣刀盘中刀条的轴向刀高及切削刃在刀盘中的径向位置。

以制造螺旋锥齿轮的端面铣刀盘或端面滚铣刀盘为例，其包括盘状的刀盘体，切削刀条装夹固定在刀盘体内；通常，刀盘体上装夹固定多根切削刀条，且各刀条沿刀盘的周向均匀分布。切削刀条具有切削刃和带后角的后刀面。

铣削过程中，多根刀条同时参与切削，切削刃在刀盘中的径向位置、轴向刀高的一致性对目标齿形、刀条寿命以及齿面精度起着重要的作用，尤以切削刃在刀盘中的径向位置最重要。若各刀条的切削刃在刀盘中的径向位置超过允许偏差，将会导致每根刀条产生不同的切削厚度，切削刃承受不同程度的载荷和磨损，严重时会出现打刀现象，大大缩短了刀条的使用寿命，同时切出的齿面粗糙度和精度也会有不同程度的影响。

有鉴于此，如何控制刀条的轴向刀高及切削刃在刀盘中的径向位置，提高装刀精度，改善切削质量，并延长刀条的使用寿命，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种铣刀盘的校正装置，该校正装置能够检测及控制刀条的轴向刀高及切削刃在刀盘中的径向位置，这样既可验证刀条安装位置是否准确，同时，又可确保刀条切削刃的径向尺寸偏差和轴向尺寸偏差处于误差范围内，提高装刀精度，进而改善切削质量，并延长刀条的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种铣刀盘的校正装置，所述校正装置包括：

床身；

设置于所述床身的主轴箱，其具有用于旋转铣刀盘的主轴；

设置于所述床身的探头，其用于检测所述铣刀盘上的刀条的轴向安装位置，所述探头能够沿所述主轴的轴向和径向移动；

设置于所述床身的激光测量头，其用于检测所述铣刀盘上的刀条切削刃的径向位置，所述激光测量头能够根据所述铣刀盘尺寸调整安装位置；

与所述探头和所述激光测量头通信连接的控制器，其用于获取所述探头和所述激光测量头的检测值，并确定所述刀条的轴向尺寸和所述刀条切削刃的径向尺寸；还用于选取刀条切削刃的径向尺寸的基准值，并输出所述刀条切削刃的径向尺寸与所述基准值的比较结果。

如上，本实用新型提供的铣刀盘的校正装置，通过探头检测所有刀条的轴向位置，再通过激光测量头检测所有刀条的切削刃相对铣刀盘中心的径向尺寸，各检测值均记录于控制器内，该控制器还将各刀条切削刃的径向尺寸与选定的基准值比较并输出结果，以便操作人员根据比较结果对刀条进行校正，在校正过程中兼顾刀条的轴向位置偏差，如此，可确保刀条之间的径向位置偏差和轴向位置偏差均在预设公差范围内，消除装刀过程中产生的装刀误差，提高了装刀精度，避免了刀条之间的径向位置偏差和轴向位置偏差过大导致的切削质量低的问题，同时也避免了刀条切削刃的载荷和磨损程度不一的问题，能够有效提高切削质量，延长刀条的使用寿命。

可选的，还包括止推装置，其用于调整所述刀条在所述铣刀盘上的轴向位置。

可选的，还包括：

设置于所述床身的Y轴直线导轨，其与所述主轴的轴线垂直；

Y轴滑台，其可沿所述Y轴直线导轨滑动；

设置于所述Y轴滑台的X轴直线导轨，其与所述主轴的轴线垂直；

X轴滑台，其可沿所述X轴直线导轨滑动；

设置于所述X轴滑台的Z轴直线导轨，其与所述主轴的轴线平行；

Z轴滑台，其可沿所述Z轴直线导轨滑动；

固设于所述Z轴滑台的探头支架，所述探头固设于所述探头支架；

固设于所述X轴滑台的装夹装置，所述激光测量头安装于所述装夹装置。

可选的，所述止推装置也固设于所述探头支架。

可选的，还包括驱动所述X轴滑台滑动的驱动装置，驱动所述Y轴滑台滑动的驱动装置及驱动所述Z轴滑台滑动的驱动装置。

可选的，所述激光测量头设有两个，分别用于检测所述铣刀盘上内圈刀条和外圈刀条的切削刃的径向尺寸。

可选的，所述激光测量头包括激光发射器和接收器，所述激光发射器发射激光至所述刀条的被测表面，所述接收器用于接收经所述刀条的被测表面反射的激光。

附图说明

图1为本实用新型所提供铣刀盘的校正装置的一种具体实施例的结构示意图。

其中，图1中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

床身11，铣刀盘12，主轴箱13，第一激光测量头14，止推装置15，第二激光测量头16，Z轴滑台17，X轴滑台18，X轴电机19，Y轴滑台20，Y轴电机21。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供铣刀盘的校正装置的一种具体实施例的结构示意图。

本实施例提供的铣刀盘的校正装置包括床身11和设置于床身11的主轴箱13，该主轴箱13具有用于旋转铣刀盘12的主轴。

其中，铣刀盘12预装有多根刀条；铣刀盘12的安装基面与主轴端面贴合并固定，以便铣刀盘12能够随主轴一起旋转。

通常，多根刀条沿铣刀盘12的周向均匀分布。

通常，刀条相对铣刀盘12的轴向尺寸也需保持一致，但其允许的公差相对径向尺寸而言较大，所以在校正时以径向尺寸的校正为先。但，径向尺寸与轴向尺寸有所关联，所以，事先调整刀条的轴向位置，便于后续对径向位置的校正，同时可以保证轴向位置符合需求。

所述校正装置还包括止推装置15和探头(图中未标示)，该止推装置15用于将刀条在铣刀盘12上的轴向位置调整至预设理论高度(相对铣刀盘12的轴向而言)。探头用于检测刀条的实际刀高，检测数据用于与预设理论高度进行对比。显然，该止推装置15和探头也能够沿主轴的轴向及径向移动，也即能够沿铣刀盘12的轴向及径向移动。

具体地，根据刀条轴向位置的预设理论高度，所有刀条预装在刀盘上的高度应高于该预设理论高度，具体地，可高于预设理论高度5～10mm，以确保止推装置15移动至该预设理论高度的过程中，能够与所有刀条接触到，并推动所有刀条到达预设理论高度。

理论上，当止推装置15移至预设理论安装高度时，刀条实际刀高与预设理论高度应相等。但由于刀盘及刀条本身的精度误差，实际刀高与预设理论高度存在偏差，从而所有刀条装刀高度不一致，因而在止推装置15移至预设理论安装高度后需对刀条实际刀高进行检测。

调整时，先将止推装置15调整至刀条前方(这里以图1所示方位为基准，沿Z轴方向靠近Y轴滑台20为前)，以便止推装置15能够接触到刀条的切削刃，再将止推装置15移至预设理论高度，在此过程中止推装置15接触到刀条的顶刃后刀面，并将该刀条推至预设理论高度，同时设于止推装置14正前方的探头接触刀条刀尖并被压缩产生回退，压缩过程中探头始终保持与刀尖接触，探头根据压缩量记录刀尖实际刀高。随后止推装置15轴向回退，探头脱离刀条，旋转主轴使下一刀条到达调整位置，再轴向移动止推装置15将该刀条推至预设理论高度，探头检测并记录刀条实际刀高。如此，将所有刀条均调按预设理论高度进行调整，并检测得到所有刀条的实际刀高。

所述校正装置还包括设置于床身11的激光测量头，其中激光测量头用于检测铣刀盘12上的刀条切削刃的径向位置，激光测量头能够沿主轴的两个径向(图示X轴方向和Y轴方向)移动，也即能够沿铣刀盘12的两个径向移动。

实际中，铣刀盘12上的多根刀条存在形成两圈刀条的情况，即内圈刀条和外圈刀条，为便于检测和调整，所述校正装置的激光测量头设为两个，分别用于检测内圈刀条和外圈刀条的切削刃的径向尺寸，为方便描述，这里称之为第一激光测量头14和第二激光测量头16。

本文以铣刀盘12上具有两圈刀条为例说明利用该校正装置进行校正的具体过程。应当理解，铣刀盘12上只有一圈刀条时，校正过程与此类似，不再赘述。

可以理解，当铣刀盘12上设有两圈刀条时，仅设一个激光测量头也是可行的，先调整该激光测量头的位置检测内圈刀条，再调整位置检测外圈刀条，相较于两个激光测量头的设置而言，测量时间和调整时间更长。

具体的方案中，床身11上设置有与主轴的轴线垂直的Y轴直线导轨(以图1所示竖向设置)，Y轴直线导轨上设置有可沿其滑动的Y轴滑台20，Y轴滑台20上设置有与主轴轴向垂直的X轴直线导轨(以图1所示水平设置)，X轴直线导轨上设置有可沿其滑动的X轴滑台18，X轴滑台18上设置有与主轴轴线平行的Z轴直线导轨，Z轴直线导轨上设置有可沿其滑动的Z轴滑台17。

其中，Z轴滑台17上设置有探头支架，所述探头固设于该探头支架，从而，Z轴滑台17沿Z轴直线导轨滑动时可带动所述探头沿主轴的轴线方向移动，X轴滑台18沿X轴直线导轨滑动时可带动所述探头沿主轴的径向移动，进而所述探头能够对刀条的轴向安装位置进行检测。

其中，X轴滑台18上设有两个装夹装置，分别用于安装第一激光测量头14和第二激光测量头16，从而，X轴滑台18沿X轴直线导轨滑动时可带动两个激光测量头沿铣刀盘12的水平径向移动，Y轴滑台20沿Y轴直线导轨滑动时可带动两个激光测量头沿铣刀盘12的竖直径向移动。

X轴滑台18、Y轴滑台20和Z轴滑台17均设有独立的驱动装置以驱动各自的运动；具体地，X轴滑台18的驱动装置可以为X轴电机19，Y轴滑台20的驱动装置可以为Y轴电机21，Z轴滑台17的驱动装置可以为Z轴电机(图中未示出)；当然，实际中也可设置其他驱动装置驱动X轴滑台18、Y轴滑台20和Z轴滑台17的滑动，比如伸缩油缸，或螺母丝杠机构等。

所述校正装置还包括与所述探头和第一激光测量头14、第二激光测量头16通信连接的控制器，该控制器用于获取所述探头和第一激光测量头14、第二激光测量头16的检测值，并确定所述刀条的轴向尺寸和所述刀条切削刃的径向尺寸。

其中，两个激光测量头均设有激光发射器和接收器，激光发射器发出的激光在刀条被测表面发射并由接收器接收。

需要指出的是，可以选用型号为LK-G5001的CMOS激光测量仪控制器，激光测量仪控制器可使用最高392kHz的采样频率采集激光位移测量数据，并存储在控制器内部。控制器内部最多存储1200000个数据。控制器在采样结束后将内部存储的数据通过以太网传送到上位机控制器。上位机控制器通过模型计算出径向误差，并显示出来。

为方便换算和记录，将铣刀盘12的中心设为探头检测的零点位置，当然，实际中也可选用其他位置作为参考零点。

具体地，可利用激光测量头对刀条的后刀面进行打点测量，以此检测刀条切削刃的径向尺寸。

具体地，先调整第一激光测量头14、第二激光测量头16的安装位置，具体可通过调整X轴滑台18和Y轴滑台20来调整两激光测量头的安装位置，使第一激光测量头14、第二激光测量头16发射的激光分别落在内圈刀条、外圈刀条后刀面中心位置，且确保激光控制器的读数在有效范围内，将对应的检测值作为内圈刀条、外圈刀条的切削刃的径向尺寸。

通过旋转主轴使内、外圈的各刀条依次位于检测位置，完成对所有刀条的检测。

所述控制器还用于选取刀条切削刃的径向尺寸的基准值，比较刀条切削刃的径向尺寸相对所述基准值是否处于预设公差范围内，并输出比较结果。

当某一刀条需要校正时，通过调整刀条的轴向位置来调整刀条的切削刃的径向位置，使其切削刃的径向尺寸相对所述基准值处于预设公差范围内，同时确保刀条的轴向尺寸相对前述调整后的刀高处于预设公差范围内。

需要说明的是，尽管刀条的轴向安装公差较径向安装公差大，但是在通过调整轴向尺寸确保径向尺寸偏差的同时，还是需要记录轴向尺寸的调整量，以确保该调整量在刀条轴向安装允许的公差范围内，保证刀条的轴向尺寸也符合要求。

可以理解，由于刀条轴向安装公差较径向安装公差偏大，举例来说，若刀条的径向安装公差在±0.0025mm内，则轴向安装公差在±0.005mm内，所以，理论上，将所有刀条按预设理论高度进行调整后，后续通过调整刀条的轴向位置来确保径向尺寸时，刀条的轴向尺寸应当符合要求，但是，实际中，可能会出现因刀条本身不符合规范而导致刀条的安装无法同时满足轴向和径向要求，此时，则需要对刀条本身进行再加工。

如上，本实用新型实施例提供的校正装置通过对刀条后刀面打点测量获取各刀条的切削刃的径向尺寸，再选取其中一者作为基准值，比较其他径向尺寸相对该基准值是否处于预设公差范围内，根据比较结果对刀条进行校正，通过该装置可确保刀条之间的径向位置偏差在预设公差范围内，消除装刀过程中产生的装刀误差，从而提高装刀精度，避免了刀条之间的径向位置偏差过大导致的切削质量低的问题，同时也避免了刀条切削刃的载荷和磨损程度不一的问题，进而能够有效提高切削质量，延长刀条的使用寿命。

进一步地，对所有刀条进行检测后，基准刀条的选取条件为：刀条切削刃的径向尺寸相对所述基准值处于预设公差范围内的刀条的数目最多。

以检测主切削刃为例说明，记录所有刀条的主切削刃径向尺寸，当径向安装误差要求控制在±0.0025mm时，如果某一刀条主切削刃的检测值与其他刀条主切削刃的检测值之间的差值落在±0.0025mm范围内的刀条数量最大，则该刀条优选为基准刀条；显然，与该基准刀条对比后差值处于±0.0025mm范围内的刀条为合格刀条，差值超出±0.0025mm范围的刀条，需要校正其轴向位置以使其与基准刀条径向尺寸的差值处于±0.0025mm范围内。

如上，可使需要校正的刀条数目最小，从而大幅减少校正刀条的时间，提高校正效率。

理论上，安装铣刀盘12后，其基准面与主轴端面贴合，其平面度及与主轴的同轴度能够保障。但是，实际应用中可能会因各种因素导致铣刀盘12安装基面的平面度及铣刀盘12与主轴的同轴度无法达到检测要求，在检测前，对铣刀盘12的基准面安装精度进行检测调整，能够确保后续检测校正的精确性和可靠性。

具体地，可以利用探头对铣刀盘12的基面进行打点测量。

另外，激光测量头除了可以用前述对刀条后刀面打点测量以检测刀条切削刃的径向尺寸外，还可用连续扫描刀条切削刃的方式检测刀条切削刃的径向尺寸。具体地，通过主轴旋转带动铣刀盘12转动，模拟铣刀盘12工作过程中切削刃的径向位置，使激光测量头发射的激光落在刀条后刀面靠近切削刃位置，旋转主轴，使激光光斑沿刀条的后刀面向其切削刃滑动，并连续检测激光光斑与刀条接触点到参考零点的数值，选取其中极大检测值记录为切削刃的径向尺寸。

具体地，若有两圈刀条，对于外圈刀条可选取极大检测值作为切削刃的径向尺寸，对于内圈刀条可选取极小检测值作为切削刃的径向尺寸。

以上对本实用新型所提供的铣刀盘的校正装置均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.铣刀盘的校正装置，其特征在于，所述校正装置包括：

床身；

设置于所述床身的主轴箱，其具有用于旋转铣刀盘的主轴；

设置于所述床身的探头，其用于检测所述铣刀盘上的刀条的轴向安装位置，所述探头能够沿所述主轴的轴向和径向移动；

设置于所述床身的激光测量头，其用于检测所述铣刀盘上的刀条切削刃的径向位置，所述激光测量头能够根据所述铣刀盘尺寸调整安装位置；

与所述探头和所述激光测量头通信连接的控制器，其用于获取所述探头和所述激光测量头的检测值，并确定所述刀条的轴向尺寸和所述刀条切削刃的径向尺寸；还用于选取刀条切削刃的径向尺寸的基准值，并输出所述刀条切削刃的径向尺寸与所述基准值的比较结果。

2.根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，还包括止推装置，其用于调整所述刀条在所述铣刀盘上的轴向位置。

3.根据权利要求2所述的校正装置，其特征在于，还包括：

设置于所述床身的Y轴直线导轨，其与所述主轴的轴线垂直；

Y轴滑台，其可沿所述Y轴直线导轨滑动；

设置于所述Y轴滑台的X轴直线导轨，其与所述主轴的轴线垂直；

X轴滑台，其可沿所述X轴直线导轨滑动；

设置于所述X轴滑台的Z轴直线导轨，其与所述主轴的轴线平行；

Z轴滑台，其可沿所述Z轴直线导轨滑动；

固设于所述Z轴滑台的探头支架，所述探头固设于所述探头支架；

固设于所述X轴滑台的装夹装置，所述激光测量头安装于所述装夹装置。

4.根据权利要求3所述的校正装置，其特征在于，所述止推装置也固设于所述探头支架。

5.根据权利要求3所述的校正装置，其特征在于，还包括驱动所述X轴滑台滑动的驱动装置，驱动所述Y轴滑台滑动的驱动装置及驱动所述Z轴滑台滑动的驱动装置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的校正装置，其特征在于，所述激光测量头设有两个，分别用于检测所述铣刀盘上内圈刀条和外圈刀条的切削刃的径向尺寸。

7.根据权利要求1-5任一项所述的校正装置，其特征在于，所述激光测量头包括激光发射器和接收器，所述激光发射器发射激光至所述刀条的被测表面，所述接收器用于接收经所述刀条的被测表面反射的激光。