CN207866200U - 一种齿轮加工刀具的测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种齿轮加工刀具的测量装置，包括：用于放置所述齿轮加工刀具的测量平台；位于所述测量平台上方的用于对所述齿轮加工刀具的外形进行成像得到外形图像的成像装置；位于所述成像装置上方的用于放大外形图像的光学投影装置；与所述成像装置和所述光学投影装置均通信连接的计算机，用于对所述外形图像进行显示、测量、记录和计算，得到齿轮加工刀具的外形参数值。该测量装置利用成像装置进行成像，利用光学投影装置将外形图像光学放大后发送至计算机，计算机的显示器显示外形图像，利用计算机方便和准确地进行测量，且实现了齿轮加工刀具多个外形数据的测量，有效提高了测量精度和准确性。

Description

一种齿轮加工刀具的测量装置

技术领域

本实用新型涉及齿轮加工刀具的测量技术领域，特别涉及一种齿轮加工刀具的测量装置。

背景技术

齿轮的加工需要专门的刀具，在制造准双曲面齿齿轮和螺旋锥齿轮时，大多采用端面铣刀或端面滚铣刀，其包括条状的切削刀条和盘形的刀盘体。在端面铣刀中，将切削刀条设置在刀盘体内，切削刀条随刀盘体转动，在端面铣刀的每次切入进给过程中，都能在待加工齿轮的表面形成一个齿槽，然后刀具退回，工件分度刀具到下一个齿槽位置，加工形成下一个齿槽。而端面滚铣刀中，切削刀条设置在刀盘孔内，这样随着端面滚铣刀的每个切入进给以及定时的工件旋转，形成齿轮工件所有的齿槽。

现有的切削刀条主要有两面刀刀条和三面刀刀条，如图5-图9所示，每个切削刀条均包括前刀面(三面刀刀条的前刀面为C面)、主切削刃(简称主刃)、副切削刃(简称副刃)、主刃后刀面、副刃后刀面、主刃圆角和副刃圆角。

由于切削刀条在刀盘孔中的安装是按特定角度和高度来安装的，因此，切削刀条的外形尺寸精度直接影响齿槽的精度，进而影响整个齿轮齿面的加工精度。

然而，在切削刀条磨削制造的过程中，磨削误差不可避免的存在。为了避免误差过大而影响齿轮加工精度，需要对用于磨削制造切削刀条的母刀进行测量。

因此，如何提高齿轮加工刀具的测量精度，成为了本技术领域人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种齿轮加工刀具的测量装置，以提高齿轮加工刀具的测量精度。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种齿轮加工刀具的测量装置，包括：

用于放置所述齿轮加工刀具的测量平台；

位于所述测量平台上方的用于对所述齿轮加工刀具的外形进行成像得到外形图像的成像装置；

位于所述成像装置上方的用于放大外形图像的光学投影装置；

与所述成像装置和所述光学投影装置均通信连接的计算机，用于对所述外形图像进行显示、测量、记录和计算，得到齿轮加工刀具的外形参数值。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，还包括：

垂直于所述测量平台的立柱，所述立柱上设置有竖直Z轴导轨；

与所述竖直Z轴导轨配合连接的Z轴移动平台，所述成像装置和所述光学投影装置均安装于所述Z轴移动平台上；

与所述Z轴移动平台通信连接的遥控器。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，还包括：

支撑台，所述支撑台上设置有水平X轴导轨；

与所述水平X轴导轨移动配合连接的水平X轴移动平台，所述水平X轴移动平台上设置有水平Y轴导轨，所述水平Y轴导轨垂直于所述水平X轴导轨；

与所述水平Y轴导轨移动配合连接的水平Y轴移动平台，所述测量平台连接于所述水平Y轴移动平台上。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，所述测量平台为透明测量平台。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，所述测量平台为玻璃平台。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，还包括安装于所述Z轴移动平台上的用于探测所述齿轮加工刀具的竖直方向的点坐标的探测装置。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，所述探测装置包括：

连接于所述Z轴移动平台上的测头座；

通过转接头与所述测头座连接的探针。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，所述探针为接触式球形探针或接触式圆柱形探针。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，所述成像装置为CCD相机。

优选地，在上述的齿轮加工刀具的测量装置中，所述光学投影装置为显微镜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的齿轮加工刀具的测量装置中，将齿轮加工刀具放置于测量平台上，通过成像装置由上至下对齿轮加工刀具的外形进行成像，得到外形图像，通过光学投影装置将外形图像进行光学放大后传送至计算机，通过计算机对外形图像进行显示、测量、记录和计算，得到齿轮加工刀具的外形参数值。通过比较外形参数值与理论外形参数值，如果两者的差值在误差范围内，则齿轮加工刀具满足精度要求。该测量装置利用成像装置对齿轮加工刀具进行成像，通过光学投影装置光学放大后发送至计算机，计算机的显示器显示外形图像，利用计算机方便和准确地进行测量，且能够实现齿轮加工刀具多个外形数据的测量，进而有效提高了测量精度及测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种齿轮加工刀具的测量装置的结构示意图；

图2为图1中的齿轮加工刀具的测量装置在测量齿轮加工刀具的主刃、副刃、圆角半径、曲率半径时的局部放大示意图；

图3为图1中的齿轮加工刀具的测量装置在测量三面刀E值时的局部放大示意图；

图4为图1中的齿轮加工刀具的测量装置在测量齿轮加工工件的主刃后角、副刃后角时的局部放大示意图；

图5为具有两面刀的齿轮加工刀具的结构示意图；

图6为具有三面刀的齿轮加工刀具的结构示意图；

图7为齿轮加工刀具的主视图；

图8为图7中的B-B截面的结构示意图；

图9为图7中的C-C截面的结构示意图。

其中，1为底座、2为床身、3为水平Y轴导轨、4为水平Y轴移动平台、5为测量平台、6为光学投影装置、7为成像装置、8为立柱、9为竖直Z轴导轨、10为Z轴移动平台、11为测头座、12为齿轮加工刀具、13为水平X轴移动平台、14为遥控器、15为计算机主机、16为显示器、17为水平X轴导轨；

a_H为主刃压力角、a_N为副刃压力角、R_H为主刃圆角半径、R_N为副刃圆角半径、R_BH为主刃曲率半径、R_BN为副刃曲率半径、ζ_H为主刃后角、ζ_N为副刃后角、γ_S为前角、ψ为前倾角。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供了一种齿轮加工刀具的测量装置，提高了齿轮加工刀具的测量精度。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1-图9，本实用新型实施例提供了一种齿轮加工刀具的测量装置，如图1所示，包括测量平台5、成像装置6、光学投影装置7和计算机。其中，测量平台5用于放置待测量的齿轮加工刀具12；成像装置6位于测量平台5上方，用于对齿轮加工刀具12的外形进行成像得到外形图像的成像装置，成像装置6优选为工业相机，如CCD相机，光学投影装置7优选为显微镜；光学投影装置7位于成像装置6的上方，具体地，CCD相机设置于显微镜套筒内，用于放大外形图像；计算机与成像装置6和光学投影装置7均通信连接，计算机主机15用于进行运算处理，计算机的显示器16用于显示外形图像，计算机对外形图像进行显示、测量、记录和计算，得到齿轮加工刀具12的外形参数值。

该测量装置的工作过程为：将待测量的齿轮加工刀具12放置在测量平台5上，成像装置6对齿轮加工刀具12进行成像，得到外形图像，光学投影装置7将外形图像放大后发送至计算机的显示器16，计算机利用专业软件在外形图像中进行测量，将测量的外形数据进行记录、计算得到外形参数值，并对外形参数与理论外形参数进行比较，得到两者的差值，如果两者的差值在误差范围内，则测量结果为齿轮加工刀具12符合精度要求，否则，需要进行补偿磨削。

进一步地，测量装置还包括立柱8、Z轴移动平台10和遥控器14，其中，立柱8垂直于测量平台5，立柱8上设置有竖直Z轴导轨9，Z轴移动平台10与竖直Z轴导轨9配合连接，成像装置6和光学投影装置7安装于Z轴移动平台10上，成像装置6和光学投影装置7能够随Z轴移动平台10在立柱8上竖直上下移动，遥控器14与Z轴移动平台10通信连接，通过遥控器14控制Z轴移动平台10的移动。通过立柱8、Z轴移动平台10和遥控器14能够方便调整成像装置6和光学投影装置7与测量平台5之间的竖直距离，以使成像装置6捕捉到齿轮加工刀具12的清晰外形。

更进一步地，测量装置还包括支撑台、水平X轴移动平台13和水平Y轴移动平台4；其中，支撑台包括底座1和床身2，床身2设置于底座1上，立柱8固定于床身2上，床身2上设置有水平X轴导轨17；水平X轴移动平台13与水平X轴导轨17移动配合连接，水平X轴移动平台13上设置有水平Y轴导轨3，水平Y轴导轨3垂直于水平X轴导轨17；水平Y轴移动平台4与水平Y轴导轨3移动配合连接，测量平台连接于水平Y轴移动平台4上，水平X轴移动平台13和水平Y轴移动平台4通过伺服电机驱动。

通过水平X轴移动平台13带动测量平台5在水平X方向上移动，通过水平Y轴移动平台4带动测量平台5在水平Y方向上移动，通过水平X轴移动平台13和水平Y轴移动平台4调节测量平台5在水平面内的位置，进而调整齿轮加工刀具12在水平面内相对成像装置6和光学投影装置7的位置，能够使成像装置6获取齿轮加工刀具12的更加清晰的外形。

在本实施例中，测量平台5为透明测量平台，能够使外形图像更加清晰，透明测量平台5可以为玻璃平台，当然还可以为透明塑料平台等。

在本实施例中，测量装置还包括安装于Z轴移动平台10上的用于探测齿轮加工刀具12的竖直方向的点坐标的探测装置11。通过探测装置11探测齿轮加工刀具12的空间坐标，以实现主刃后角ζ_H和副刃后角ζ_N的测量。

作为优化，在本实施例中，探测装置11包括测头座、探针和转接头，测头座连接于Z轴移动平台10上；探针通过转接头与测头座连接，探针优选为接触式球形探针或接触式圆柱形探针。

该测量装置的具体使用方法如下：

步骤S100，将齿轮加工刀具放置于测量平台5上，通过成像装置6从齿轮加工刀具12的上方对齿轮加工刀具12的外形进行成像，得到外形图像，通过光学投影装置7将外形图像进行光学放大后传送至计算机，通过计算机对外形图像进行测量得到外形数据；

步骤S200，计算机记录步骤S100中测量的外形数据；

步骤S300，根据记录的外形数据计算得到齿轮加工刀具12的外形参数值；

步骤S400，比较外形参数值与理论外形参数值，如果两者的差值在误差范围内，则齿轮加工刀具12满足精度要求，如果超出误差范围，则说明齿轮加工刀具12不满足精度要求，需要对齿轮加工刀具12进行补偿磨削。

更具体地，步骤S100中的通过计算机对外形图像进行测量得到外形数据，具体包括刀刃压力角测量、刀尖圆角半径测量、曲率半径测量、三面刀E值测量和刀刃后角测量；

其中，刀刃压力角测量具体为：如图2、图5和图7所示，将齿轮加工刀具12的前刀面朝上放置于测量平台5上，通过成像装置6从齿轮加工刀具12的上方对齿轮加工刀具12的外形进行成像，得到外形图像，将外形图像进行光学放大后传送至计算机，计算机从该外形图像中选取基准面和刀尖点建立水平面坐标系，获取齿轮加工刀具12的主刃和/或副刃上的各两点的坐标值，该两点的坐标值即为外形数据，主刃上的两点的坐标值用于步骤S300中计算得到主刃压力角a_H，副刃上的两点的坐标值用于步骤S300中计算得到副刃压力角a_N。

刀尖圆角半径测量为：如图2、图5和图7所示，将齿轮加工刀具12的前刀面朝上放置于测量平台5上，通过成像装置6从齿轮加工刀具12的上方对齿轮加工刀具12的外形进行成像，得到外形图像，将外形图像进行光学放大后传送至计算机，计算机利用其专业软件中的圆捕捉功能在该外形图像中测量齿轮加工刀具12的主刃和/或副刃的刀尖圆角半径，具体地，利用专业软件的圆捕捉功能将外形图像的主刃刀尖圆角和副刃刀尖圆角画圆，输出圆的半径值，即得到主刃刀尖圆角半径R_H和副刃刀尖圆角半径R_N，主刃刀尖圆角半径R_H和副刃刀尖圆角半径R_N即为直接测量得到的外形数据。

曲率半径测量为：如图2、图5和图7所示，将齿轮加工刀具12的前刀面朝上放置于测量平台5上，通过成像装置6从齿轮加工刀具12的上方对齿轮加工刀具12的外形进行成像，得到外形图像，将外形图像进行光学放大后传送至计算机，计算机在外形图像中选取齿轮加工刀具12的主刃和/或副刃上的各自多个点，优选地，选取各自10个点，计算机利用圆捕捉功能将主刃上的多个点拟合成圆弧建立圆，测量得到主刃曲率半径R_BH，计算机利用圆捕捉功能将副刃上的多个点拟合成圆弧建立圆，测量得到副刃曲率半径R_BN，主刃曲率半径R_BH和副刃曲率半径R_BN即为直接测量得到的外形数据。

三面刀E值测量为：如图3、图6和图7所示，将具有三面刀的齿轮加工刀具12的主刃朝上放置于测量平台5上，通过成像装置6从齿轮加工刀具12的上方对齿轮加工刀具的外形进行成像，得到外形图像，将外形图像进行光学放大后传送至计算机，计算机从该外形图像中选取基准面和刀尖点建立第二水平面坐标系，选取主刃上中间位置的一点的坐标值，该点的坐标值即为外形数据，该点的坐标值用于步骤S300中计算得到三面刀E值。

刀刃后角测量为：如图4、图5、图7和图9所示，将齿轮加工刀具12的主刃和/或副刃朝上放置于测量平台5上，通过成像装置6从齿轮加工刀具12的上方对齿轮加工刀具12的外形进行成像，得到外形图像，将外形图像进行光学放大后传送至计算机，通过探测装置11和外形图像所在的平面建立复合坐标系，探测装置11在齿轮加工刀具12的主刃后刀面和/或副刃后刀面上各自探测多个点的空间坐标值，优选地，各自探测6个点的空间坐标值，通过空间坐标值拟合出主刃后刀面和/或副刃后刀面所在的拟合平面，用横截面截取主刃后刀面和/或副刃后刀面所在的拟合平面，得到主刃横截线和/或副刃横截线，测量主刃横截线和/或副刃横截线与刀具外侧面之间的夹角，得到主刃后角ζ_H和/或副刃后角ζ_N，主刃后角ζ_H和副刃后角ζ_N即为直接测量得到的外形数据，该外形数据记录后可直接作为外形参数值。

相应地，步骤S200中的对外形数据的记录，包括对以上测量得到的刀刃压力角、刀尖圆角半径、曲率半径、三面刀E值和刀刃后角进行记录。步骤S300中的根据记录的外形数据计算得到齿轮加工刀具的外形参数值包括：根据主刃和/或副刃上的各两点的坐标值计算得到主刃压力角a_H和副刃压力角a_N，以及根据三面刀的主刃中间位置的一点的坐标值计算得到三面刀E值。其中，主刃压力角a_H、副刃压力角a_N、三面刀E值为通过计算得到的外形参数值，而外形数据：主刃刀尖圆角半径R_H、副刃刀尖圆角半径R_N、主刃曲率半径R_BH、副刃曲率半径R_BN、主刃后角ζ_H和副刃后角ζ_N直接作为外形参数值。

步骤S400中的比较外形参数值与理论外形参数值具体包括：通过以点坐标Y实测值作为标准计算理论的X值，对比X实测值与X理论值计算得到误差值、计算刀尖圆角半径理论与实测的误差、计算曲率半径理论与实测的误差、计算E值理论与实测的误差。以检测主刃为例，记录主刃上的两点的(X、Y)坐标值，当母刀的标准误差为±1mm，即标准误差区间为-1mm～1mm时，测量主刃上第一点坐标为(-5，10)，第二点坐标为(-10，5)，通过将实测的Y值10和5作为标准计算出理论的X值，当计算两点X的理论值在-6～-4，-11～-9之间时，则该齿轮加工刀具12可以作为母刀，反之则将齿轮加工刀具12返调磨削直至误差达到标准误差±1mm，副刃、刀尖圆角半径、曲率半径、主刃和/或副刃后角、E值与主刃的比较方法相同，在此不再详细介绍。

步骤S100中的将齿轮加工刀具12放置于测量平台5上之后还包括：在水平X轴方向、水平Y轴方向和/或竖直Z轴方向上移动齿轮加工刀具12，使成像装置6捕捉到齿轮加工刀具的清晰外形，将齿轮加工刀具12的基准面与水平X轴方向平行，便于建立水平坐标系。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，包括：

用于放置所述齿轮加工刀具的测量平台；

位于所述测量平台上方的用于对所述齿轮加工刀具的外形进行成像得到外形图像的成像装置；

位于所述成像装置上方的用于放大外形图像的光学投影装置；

与所述成像装置和所述光学投影装置均通信连接的计算机，用于对所述外形图像进行显示、测量、记录和计算，得到齿轮加工刀具的外形参数值。

2.根据权利要求1所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，还包括：

垂直于所述测量平台的立柱，所述立柱上设置有竖直Z轴导轨；

与所述竖直Z轴导轨配合连接的Z轴移动平台，所述成像装置和所述光学投影装置均安装于所述Z轴移动平台上；

与所述Z轴移动平台通信连接的遥控器。

3.根据权利要求2所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，还包括：

支撑台，所述支撑台上设置有水平X轴导轨；

与所述水平X轴导轨移动配合连接的水平X轴移动平台，所述水平X轴移动平台上设置有水平Y轴导轨，所述水平Y轴导轨垂直于所述水平X轴导轨；

与所述水平Y轴导轨移动配合连接的水平Y轴移动平台，所述测量平台连接于所述水平Y轴移动平台上。

4.根据权利要求1所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，所述测量平台为透明测量平台。

5.根据权利要求4所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，所述测量平台为玻璃平台。

6.根据权利要求2所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，还包括安装于所述Z轴移动平台上的用于探测所述齿轮加工刀具的竖直方向的点坐标的探测装置。

7.根据权利要求6所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，所述探测装置包括：

连接于所述Z轴移动平台上的测头座；

通过转接头与所述测头座连接的探针。

8.根据权利要求7所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，所述探针为接触式球形探针或接触式圆柱形探针。

9.根据权利要求1-8任一项所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，所述成像装置为CCD相机。

10.根据权利要求1-8任一项所述的齿轮加工刀具的测量装置，其特征在于，所述光学投影装置为显微镜。