CN207280406U - 一种刀柄精度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刀柄精度检测装置，涉及数控加工机床专用刀柄刀具检测技术领域，该刀柄精度检测装置包括检测台、动力机构、用于带动刀柄旋转的旋转机构及检测机构，旋转机构与动力机构驱动连接，以驱动刀柄360度旋转；检测机构包括测量组件及与测量组件连接的进给组件，进给组件驱动测量组件运动，以使测量组件与刀柄抵接而检测刀柄；动力机构、旋转机构及检测机构均安装在检测台上。这样，通过将机床设计原理及高精度主轴设计原理引用到刀柄检测中，模拟出刀柄实际安装受力过程，使刀柄能够在转动过程中检测刀柄受正常拉力时是否会变形而导致刀柄精度变化，解决了刀柄类产品无法在受力态下进行质量检测，具有极高的经济效益。

Description

一种刀柄精度检测装置

技术领域

本实用新型涉及数控加工机床专用刀柄刀具检测技术领域，尤其涉及一种刀柄精度检测装置。

背景技术

目前，机械加工行业发展针对产品加工生产主要呈高精高效高质量的发展趋势，以使用主轴单元的数控机床行业为代表，要求加工后的零件尽量少磨削加工或不磨削加工，直接达到产品尺寸及表面质量要求，且要求零件表面质量达到高精高光的效果，高精高光高效加工对数控机床的主轴单元精度要求非常高，作为高速主轴单元核心附件之一的刀柄，其质量管控显得尤为重要。

市场上对于刀柄类产品要求为使用强度大，能够不间断连续使用，高速动平衡性能好、重复定位精度高、装夹刀具后跳动精度高，目前现有刀柄检测方法主要有3种：偏摆测试仪检测，市面上使用的偏摆测试仪为两个莫氏锥度顶尖，对顶锁住刀柄，从而使用千分表测量刀柄跳动，但该检测设备本身能达到的最小精度单位为0.001mm，而且设备对操作要求高，易出现两顶不对中而导致测量结果不准确，由于刀柄测量过程锥面未受力仅检测表面尺寸，无法检测刀柄受正常拉力时是否变形导致精度下降；三坐标仪检测，三坐标检测仪能够精准的检测出轮廓度，且检测精度高，但该检测设备仅能检测轮廓度(如外锥度，真圆度等)，且检测设备搬运困难，成本高，而且不易上手，刀柄测量过程锥面未受力仅检测表面尺寸，无法检测刀柄受正常拉力时是否变形导致精度下降；激光干涉仪检测，检测精度高，响应速度快，在实验室环境中使用广泛，但该设备调校困难，且对使用环境要求高，在工厂作业环境中会使其检测结果 产生偏差，刀柄测量过程锥面未受力仅检测表面尺寸，无法检测刀柄受正常拉力时是否变形导致精度下降。这些现有的检测设备都只能在刀柄静态状态下对刀柄进行精度检测，不能在刀柄检测过程中使刀柄模拟出实际安装受力过程来对受力状态的刀柄进行精度检测，难以满足市场上对刀柄类产品质量检测要求。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的检测设备都只能在刀柄静态状态下对刀柄进行精度检测，不能在刀柄检测过程中使刀柄模拟出实际安装受力过程来对受力状态的刀柄进行精度检测的技术问题，提供了一种刀柄精度检测装置，以解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种刀柄精度检测装置，包括：检测台；动力机构；用于带动刀柄旋转的旋转机构，所述旋转机构与所述动力机构驱动连接，以驱动所述刀柄360度旋转；检测机构，所述检测机构包括测量组件及与所述测量组件连接的进给组件，所述进给组件驱动所述测量组件运动，以使所述测量组件与所述刀柄抵接而检测所述刀柄；所述动力机构、所述旋转机构及所述检测机构均安装在所述检测台上。

进一步地，所述刀柄精度检测装置还包括传送带，所述旋转机构包括传动轮；所述动力机构包括电机及与所述电机相连接的驱动器，所述电机上设置有主动轮，所述传动轮通过所述传送带与所述电机的主动轮传动连接。

进一步地，所述旋转机构包括主轴机体及贯穿于所述主轴机体的轴芯，所述轴芯通过位于所述主轴机体内的第一轴承组及第二轴承组枢接于所述主轴机体，且所述第一轴承组与所述第二轴承组之间设置有隔套，所述第一轴承组通过第一轴承盖和所述隔套固定于所述主轴机体上，所述第二轴承组通过第二轴承盖和所述隔套固定于所述主轴机体上。

进一步地，所述轴芯内设置有沿所述轴芯长度方向的内腔；所述旋转机构还包括依次连接的拉爪、拉杆及螺纹杆，所述拉爪卡置于所述内腔，所述螺纹杆的螺帽通过手轮限定于所述轴芯与所述手轮之间。

进一步地，所述拉杆设置有螺纹孔，所述螺纹杆螺纹连接于所述螺纹孔。

进一步地，所述内腔包括依次连接的第一容纳腔、第二容纳腔及第三容纳腔，所述第一容纳腔与所述第二容纳腔均呈阶梯状，所述拉杆径向方向上安装有限位螺钉，使得所述限位螺钉被限制于所述第一容纳腔内，所述拉爪卡置于所述第二容纳腔。

进一步地，所述旋转机构还包括套接于所述内腔的滑动芯，所述拉杆穿接于所述滑动芯内。

进一步地，所述第一轴承盖上设置有贯穿所述第一轴承盖的第一安装孔，所述轴芯上设置有限位孔；所述旋转机构还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括旋转止动销、第一顶丝、弹簧及第一连接块，所述第一连接块上设置有第一通孔、第二通孔、连通所述第一通孔与所述第二通孔的第四容纳腔以及垂直连通于所述第四容纳腔的第二安装孔，所述第一连接块安装于所述第一安装孔上，且所述第二通孔正对于所述限位孔，所述弹簧内置于所述第四容纳腔，所述旋转止动销上设置有圈状凸起；所述旋转止动销依次穿接于所述第一通孔、所述弹簧、所述第二通孔且插至于所述限位孔，使得所述弹簧抵接于所述圈状凸起，所述第一顶丝安装于所述第二安装孔。

进一步地，所述进给组件包括横向进给部、竖直进给部及纵向进给部；所述横向进给部包括固定于所述检测台上的支撑块、与支撑块相连接的横向导向杆、与所述横向导向杆滑动配合的滑块以及将所述滑块固定于所述横向导向杆上的定位螺钉；所述竖直进给部包括丝杠轴及与所述丝杠轴移动配合的升降螺 母，所述丝杠轴垂直固定于所述滑块上；所述纵向进给部包括第二连接块、纵向导向杆及第二顶丝，所述第二连接块与所述升降螺母相连接，且在所述第二连接块上设置有第三通孔及第三安装孔，所述纵向导向杆安装于所述第三通孔上，所述第二顶丝安装于所述第三安装孔，且所述第二顶丝锁紧所述纵向导向杆；所述测量组件为表头，且所述测量组件固定安装于所述纵向导向杆。

进一步地，所述横向进给部还包括第三顶丝，所述滑块上设置有第四安装孔，所述第三顶丝安装于所述第四安装孔，且所述第三顶丝锁紧所述横向导向杆。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

通过将机床设计原理及高精度主轴设计原理引用到刀柄检测中，模拟出刀柄实际安装受力过程，使刀柄能够在转动过程中检测刀柄受正常拉力时是否会变形而导致刀柄精度变化，解决了刀柄类产品无法在受力状态下进行质量检测，具有极高的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的刀柄精度检测装置的结构示意图；

图2为旋转机构剖视图；

图3为图2的旋转机构在B处的放大示意图；

图4为图1的刀柄精度检测装置在A处的放大示意图。

图中：

10、检测台；20、动力机构；201、驱动器；202、电机；30、旋转机构；301、传动轮；302、主轴机体；303、轴芯；3031、内腔；304、第一轴承组；305、第二轴承组；306、拉爪；307、拉杆；308、螺纹杆；309、手轮；310、限位螺钉；311、滑动芯；312、锁紧组件；3121、旋转止动销；3122、第一顶 丝；3123、弹簧；3124、第一连接块；40、检测机构；401、测量组件；402、进给组件；4021、横向进给部；40211、横向导向杆；40212、定位螺钉；40213、第三顶丝；4022、竖直进给部；4023、纵向进给部；50、传送带。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本实用新型公开了一种刀柄精度检测装置，其刀柄精度检测装置采用模块化设计，主要包括检测台10、动力机构20、用于带动刀柄旋转的旋转机构30以及检测机构40，检测台10采用大理石为基材，用机台铲刮的方式保证台面的平面度，有2级精度，检测台10内部设置有腔体，腔体内加入有阻尼层，在振动生产现场，也能保证其测试精度。

旋转机构30与动力机构20驱动连接，以驱动刀柄360度旋转，这里的旋转机构30可根据不同的刀柄接口来更换旋转机构30内的一些部件，来达到快速扩大该检测装置应用范围，目前使用的刀柄有BT、HSK及ISO等。

检测机构40包括测量组件401及与测量组件401连接的进给组件402，进给组件402驱动测量组件401运动，以使测量组件401与刀柄抵接而检测刀柄；动力机构20、旋转机构30及检测机构40均安装在检测台10上，由于这些部件可拆装，使得刀柄精度检测装置具有便捷易携带的特点。

作为优选的实施方式，本实施例中的刀柄精度检测装置还包括传送带50，旋转机构30包括传动轮301；动力机构20包括电机202及与电机202相连接的驱动器201，电机202上设置有主动轮，传动轮301通过传送带50与电机202的主动轮传动连接，电机202可在驱动器201控制下以步阶方式分段移动，这 种动力机构20特别适合精确定位，具有每一步0.9°精准步距，通过闭环反馈控制消除电机202运转的步距累计误差，从而精确控制变量，以直接控制方式在保证步距角0.9°的精准步距的同时，避免电机202出现拐点，消除电机202低速抖动现象。

作为优选的实施方式，如图2所示，旋转机构30包括主轴机体302及贯穿于主轴机体302的轴芯303，轴芯303通过位于主轴机体302内的第一轴承组304及第二轴承组305枢接于主轴机体302，且第一轴承组304与第二轴承组305之间设置有隔套，第一轴承组304通过第一轴承盖和隔套固定于主轴机体302上，第二轴承组305通过第二轴承盖和隔套固定于主轴机体上，这里轴承组所用到的轴承是高精密角接触球轴承，两边各有两个，轴承盖将会对外部P4S级高精密角接触球轴承产生一个作用力，然后外部P4S级高精密角接触球轴承对内部的P4S级高精密角接触球轴承再产生均匀的压力，使得旋转机构30定位精度提高，旋转精度≤0.0005mm，实现了仪器级的旋转精度，同时轴承可改制为气浮轴承，利用气浮原理实现轴芯303的支撑，并提供更高的回转精度，使得仪器本身达到旋转精度≤0.0003mm的设备精度，但需要外接气源，这样会使得检测装置便携性降低。

作为优选的实施方式，本实用新型中主轴机体302去除了轴承座的分体式结构，采用轴承座、机体一体式的结构，以表面加工精度的不同来确定轴承位，该设计减少了主轴配合结构，使得整体结构更加稳定，从功能上更加趋近为仪器级的主轴机体302。

轴芯303内设置有沿轴芯303长度方向的内腔3031；旋转机构30还包括依次连接的拉爪306、拉杆307及螺纹杆308，螺纹杆308为内六角螺纹杆，其中拉爪306卡置于内腔3031内，螺纹杆308的螺帽通过手轮309被限定于轴芯303与手轮309之间，使得螺纹杆308只能在原位置旋转，手轮309与轴芯303采用螺纹固定 连接，手轮309外圆面有防滑纹，当没电时候就切换成手动模式，用手轮309旋转轴芯303进行检测操作。拉杆307末端设置有一个矩形的螺纹孔，螺纹杆308螺纹连接于螺纹孔，该结构充分发挥矩形螺纹传递扭矩大、连接强度高的特点，并且将该螺纹设计为大导程，其中螺距P＝3mm，扳手拧一圈可轴向位移3mm，快速完成拉放刀位移，使得该传动机构的机械响应更加迅速快捷，将被测刀柄装于旋转机构30上，通过拧紧旋转机构30后端的螺纹杆308完成对刀柄拉紧动作，拉杆307末端配合带有导向槽孔的矩形螺纹，通过螺纹传动带动拉刀机构沿轴向运动，从而完成拉松刀动作，该刀柄检测装置其独具的机械拉刀结构，使得该检测装置可脱离气源完成拉放刀动作，使得整个刀柄检测装置环境适应力更强。

内腔3031包括依次连接的第一容纳腔、第二容纳腔及第三容纳腔，第一容纳腔与第二容纳腔之间均呈阶梯状，拉杆307径向方向上安装有限位螺钉310，使得限位螺钉310被限制于第一容纳腔内，约束了拉杆307的旋转自由度，使得拉杆307只可以沿着轴芯303的内腔3031在一定范围内做轴向运动。拉爪306被卡置于第二容纳腔，拉爪306为市面上使用的拉爪306，四周有四个销钉，可防止拉爪306在轴芯303内转动，拉杆307依次贯穿第一容纳腔及第二容纳腔，刀柄从第三容纳腔插入以卡至于拉爪306内。

旋转机构30还包括套接于内腔3031的滑动芯311，滑动芯311为一管状，其中拉杆307穿接于滑动芯311内。

如图3所示，第一轴承盖上设置有贯穿第一轴承盖的第一安装孔，轴芯303上设置有呈径向均匀分布的三个限位孔；旋转机构30还包括锁紧组件312，锁紧组件312包括旋转止动销3121、第一顶丝3122、弹簧3123及第一连接块3124，第一连接块3124上设置有第一通孔、第二通孔、连通第一通孔与第二通孔的第 四容纳腔以及垂直连通于第四容纳腔的第二安装孔，弹簧3123与旋转止动销3121一起装入第四容纳腔内，第一连接块3124通过四个内六角螺钉安装于第一轴承盖上的第一安装孔上，且第二安装孔正对于限位孔，旋转止动销3121上设置有圈状凸起；旋转止动销3121依次穿接于第一通孔、弹簧3123、第二通孔且插至于限位孔，使得弹簧3123抵接于圈状凸起，旋转止动销3121上端设置有一个凹槽，凹槽包括径向槽及与径向槽相连通的轴向槽，第一顶丝3122安装于第二安装孔且插至于凹槽中，在使用时候，用手作用于旋转止动销3121上端的旋钮，使旋转止动销3121的轴向槽抵接于第一顶丝3122，第一顶丝3122与轴向槽发生相对滑动，此时弹簧3123将处于张开状态，弹簧3123推动旋转止动销3121直到圈状凸起卡至于第二通孔，此时旋转止动销3121下行至限位孔中，从而完成对轴芯303旋转自由度的约束，拔起旋转止动销3121，直到第一安装孔上的第一顶丝3122与旋转止动销3121上端的径向槽位于同一轴线时，弹簧3123处于压缩状态，此时用手作用于旋转止动销3121上端的旋钮，使旋转止动销3121上端的径向槽卡在第一顶丝3122，此时第一顶丝3122限制旋转止动销3121向下复位，旋转止动销3121脱离第二通孔，完成对轴芯303限位的取消。

由于螺纹连接无法确保拉杆307与螺纹杆308的同轴度，螺纹连接会导致螺纹杆308倾斜，最终导致的拉杆307出现与轴芯303不同心，二者无法贴合，导致拉爪306拉刀过程对高精度刀柄施加的压力不均，拉刀力不均使被测刀柄倾斜，测量结果出现误差。拉杆307末端处设有的螺纹孔和螺纹杆308的外圆面共同组成导向结构，确保被测刀柄拉紧过程中被测刀柄、拉爪306、滑动芯311、拉杆307及螺纹杆308的中心轴线叠合，不产生偏移或倾斜现象，使得该检测主轴在可以完成拉放刀动作的同时其传动精度更高，可靠性更强。

作为优选的实施方式，如图4所示，进给组件402包括横向进给部4021、 竖直进给部4022及纵向进给部4023；横向进给部4021包括固定于检测台10上的支撑块、与支撑块相连接的横向导向杆40211、与横向导向杆40211滑动配合的滑块以及将滑块固定于横向导向杆40211上的定位螺钉40212，通过拧紧定位螺钉40212使得滑块固定，支撑块数目为两个，横向导向杆40211安装于两个支撑块之间。竖直进给部4022包括丝杠轴及与丝杠轴移动配合的升降螺母，其中丝杠轴垂直固定于滑块上，升降螺母在丝杠轴上做上下运动，并且配合压感的表头，测量精度可达0.0002mm。纵向进给部4023包括第二连接块、纵向导向杆及第二顶丝，第二连接块与升降螺母相连接，且在第二连接块上设置有第三通孔及第三安装孔，纵向导向杆安装于第三通孔上，第二顶丝安装于第三安装孔，且第二顶丝锁紧纵向导向杆；测量组件401为表头，且固定安装于纵向导向杆，调整滑块及表头位置，使得表头能到达指定的被测位置，通过调节驱动器201驱动电机202并使其通过带传动，使旋转机构30按照相应的试验速度运转，并完成数据采集。

横向进给部4021还包括第三顶丝40213，滑块上设置有第四安装孔，第三顶丝40213安装于第四安装孔，且第三顶丝40213锁紧横向导向杆40211。横向进给部4021可以调节保证直线运动动作的直线度达到要求精度，并且通过微调液压表座使得表头与被测件之间保证一个良好的接触率，使得测试结果更加精准。

旋转机构30在轴芯303装配调整精度完毕，使轴芯303旋转达到轴承理论的最优精度，再经过高精密级内圆磨修内孔工艺，可使轴芯303的锥孔旋转精度达到轴承理论最优精度，配合使用金属涂料涂抹在轴芯303内锥孔表面，然后将刀柄从轴芯303内的第三容纳腔装入到拉爪306中，静置1min再取出刀柄，通过计算刀柄锥面金属涂料的覆盖率可直接检测出刀柄锥面与轴芯303锥面的接触率。

与目前传统的刀柄检测设备相比较，该刀柄精度检测装置利用电机202对旋 转机构30上的刀柄进行低速同步驱动来旋转刀柄，从而用检测机构40对刀柄进行检测，该检测装置结合了高精密主轴及直线运动单元，使得检测精度控制在≤0.0005mm，检测效率提高了60％，缩短大批量刀柄检测的用时，可单机完成多个项目的检测，且相对三坐标仪检测、激光干涉仪的高采购成本和使用维护成本，该刀柄精度检测装置降低了刀柄精度的检测成本，大幅度提高了刀柄的加工质量及加工效率，且该刀柄精度检测装置在刀柄测量过程模拟刀柄实际安装受力过程，可检测刀柄受正常拉力时是否变形导致精度变化，解决了刀柄精度检测的疑难点：表面检测精度和刀柄实际安装受力后精度不一致。该刀柄精度检测装置通过装标准夹头后和标准检测刀具进行径向跳动精度偏摆测试、锥面接触率测试具的测量结果能有效判断刀柄安装面的材质密度、热处理硬度均匀性。

该刀柄精度检测装置具有使用环境要求低且便携性好，模块化，轻量化，可拆分携带，易安装调整，检测精度高，检测项目多，可检测刀柄真圆度、刀柄动静态平衡、刀柄刚度及刀柄锥面接触率等，效率高，使用寿命长，重复装拆200万次不影响该检测装置功能，再重新调校后仍可恢复出厂精度并可持续使用等特点。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种刀柄精度检测装置，其特征在于，包括：

检测台；

动力机构；

用于带动刀柄旋转的旋转机构，所述旋转机构与所述动力机构驱动连接，以驱动所述刀柄360度旋转；

检测机构，所述检测机构包括测量组件及与所述测量组件连接的进给组件，所述进给组件驱动所述测量组件运动，以使所述测量组件与所述刀柄抵接而检测所述刀柄；

所述动力机构、所述旋转机构及所述检测机构均安装在所述检测台上。

2.根据权利要求1所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述刀柄精度检测装置还包括传送带，所述旋转机构包括传动轮；

所述动力机构包括电机及与所述电机相连接的驱动器，所述电机上设置有主动轮，所述传动轮通过所述传送带与所述电机的主动轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述旋转机构包括主轴机体及贯穿于所述主轴机体的轴芯，所述轴芯通过位于所述主轴机体内的第一轴承组及第二轴承组枢接于所述主轴机体，且所述第一轴承组与所述第二轴承组之间设置有隔套，所述第一轴承组通过第一轴承盖和所述隔套固定于所述主轴机体上，所述第二轴承组通过第二轴承盖和所述隔套固定于所述主轴机体上。

4.根据权利要求3所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述轴芯内设置有沿所述轴芯长度方向的内腔；

所述旋转机构还包括依次连接的拉爪、拉杆及螺纹杆，所述拉爪卡置于所述内腔，所述螺纹杆的螺帽通过手轮限定于所述轴芯与所述手轮之间。

5.根据权利要求4所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述拉杆设置有螺纹孔，所述螺纹杆螺纹连接于所述螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述内腔包括依次连接的第一容纳腔、第二容纳腔及第三容纳腔，所述第一容纳腔与所述第二容纳腔均呈阶梯状，所述拉杆径向方向上安装有限位螺钉，使得所述限位螺钉被限制于所述第一容纳腔内，所述拉爪卡置于所述第二容纳腔。

7.根据权利要求6所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述旋转机构还包括套接于所述内腔的滑动芯，所述拉杆穿接于所述滑动芯内。

8.根据权利要求7所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述第一轴承盖上设置有贯穿所述第一轴承盖的第一安装孔，所述轴芯上设置有限位孔；

所述旋转机构还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括旋转止动销、第一顶丝、弹簧及第一连接块，所述第一连接块上设置有第一通孔、第二通孔、连通所述第一通孔与所述第二通孔的第四容纳腔以及垂直连通于所述第四容纳腔的第二安装孔，所述第一连接块安装于所述第一安装孔上，且所述第二通孔正对于所述限位孔，所述弹簧内置于所述第四容纳腔，所述旋转止动销上设置有圈状凸起；所述旋转止动销依次穿接于所述第一通孔、所述弹簧、所述第二通孔且插至于所述限位孔，使得所述弹簧抵接于所述圈状凸起，所述第一顶丝安装于所述第二安装孔。

9.根据权利要求8所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述进给组件包括横向进给部、竖直进给部及纵向进给部；

所述横向进给部包括固定于所述检测台上的支撑块、与支撑块相连接的横向导向杆、与所述横向导向杆滑动配合的滑块以及将所述滑块固定于所述横向导向杆上的定位螺钉；

所述竖直进给部包括丝杠轴及与所述丝杠轴移动配合的升降螺母，所述丝杠轴垂直固定于所述滑块上；

所述纵向进给部包括第二连接块、纵向导向杆及第二顶丝，所述第二连接块与所述升降螺母相连接，且在所述第二连接块上设置有第三通孔及第三安装孔，所述纵向导向杆安装于所述第三通孔上，所述第二顶丝安装于所述第三安装孔，且所述第二顶丝锁紧所述纵向导向杆；

所述测量组件为表头，且所述测量组件固定安装于所述纵向导向杆。

10.根据权利要求9所述的刀柄精度检测装置，其特征在于：所述横向进给部还包括第三顶丝，所述滑块上设置有第四安装孔，所述第三顶丝安装于所述第四安装孔，且所述第三顶丝锁紧所述横向导向杆。