CN220568083U - 一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械加工设备检测技术领域，特别涉及一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，包括数据发送接收装置、盘铣刀运动控制装置和传感器组件，所述传感器组件安装于盘铣刀运动控制装置的上方，所述数据发送接收装置与传感器组件以及上位机相连，所述数据发送接收装置安装于控制柜内，并远离所述盘铣刀运动控制装置、传感器安装装置安装。本实用新型数据可靠，获取便捷，对比传统人工测量，基于传感器测量的数据和伺服电机的编码器值数据，精度更高。

Description

一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置

技术领域

本实用新型涉及机械加工设备检测技术领域，特别涉及一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置。

背景技术

渐开线齿轮制造工艺有切削、铣削、磨削加工，其中铣削加工需要用到定制的齿轮盘铣刀，盘铣刀需要按照设计要求和参数，以轮廓法切削齿轮的外形和齿廓，根据渐开线函数和齿轮的模数，逐个切削齿槽，以得到正确的齿轮形状。盘铣刀的刀刃齿廓形状直接决定了铣削加工后的齿轮形状，如果加工前的刀刃齿廓形状不是渐开线，将导致铣削后的齿轮不是渐开线齿轮，造成经济、材料、人力上的浪费。因此在刀具使用前进行整体测量，检查刀片刀刃齿廓形状是否接近于渐开线形状，如满足要求，铣削时将极大提高生产效率。过去传统的刀具检测方式是利用样板，人工慢速转动样板，对每个刀齿进行精度检测，凭借人工观察，对人的经验要求较高，并且容易受到主观因素干扰，费时费力，精度不高。

实用新型内容

本实用新型解决了相关技术中的问题，提出一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，数据可靠，获取便捷，对比传统人工测量，基于传感器测量的数据和伺服电机的编码器值数据，精度更高。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，包括数据发送接收装置、盘铣刀运动控制装置和传感器组件，所述传感器组件安装于盘铣刀运动控制装置的上方，所述数据发送接收装置与传感器组件以及上位机相连，所述数据发送接收装置安装于控制柜内，并远离所述盘铣刀运动控制装置、传感器安装装置安装。

作为优选方案，所述数据发送接收装置包括控制柜和并排安装于安装板上的传感器放大器、通讯模块、PLC控制器，所述传感器放大器与通讯模块通过连接器连接，所述通讯模块通过STP电缆与PLC控制器连接，所述PLC控制器的卡槽内安装有通信板。

作为优选方案，所述盘铣刀运动控制装置包括伺服驱动器、伺服电机、数控立卧转台和盘铣刀，所述伺服电机内具有编码器且通过电机动力电缆和编码器电缆与伺服驱动器相连，所述伺服电机安装在数控立卧转台上，所述盘铣刀通过中心轴安装在数控立卧转台上，通过数控立卧转台的转动带动盘铣刀转动。

作为优选方案，所述传感器组件包括激光位移传感器，所述激光位移传感器与传感器放大器相连，所述激光位移传感器通过L型固定板安装于铁板上，所述铁板吸附于磁性座上，所述磁性座通过连接板与Z轴直线滑台相连，所述Z轴直线滑台与X轴直线滑台相连。

作为优选方案，所述连接板上开设有一个螺栓孔和一个月牙形孔，所述螺栓孔与月牙形孔内均安装有螺栓。

作为优选方案，所述X轴直线滑台与Z轴直线滑台均包括丝杆副和安装于丝杆副上的支撑平台，所述支撑平台上设置有锁紧机构，所述Z轴直线滑台的底座通过螺栓连接在X轴直线滑台的支撑平台上。

作为优选方案，所述传感器放大器与激光位移传感器通过传感器放大器连接电缆相连接，所述通信板与伺服驱动器通过串行电缆相连接，所述PLC控制器与伺服驱动器通过设定值电缆相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)结构安全可靠，可重复性好，灵活多变，可以实现不同型号盘铣刀的测量需要；

(2)操作简单，只需安装盘铣刀于转台上，调节激光发射角度，使得激光垂直于刀盘基准面，调节Z轴直线滑台，使目标位于传感器测量范围内，通过多次调节X轴直线滑台可测量齿廓形状数据点，通过软件拟合获得齿廓形状；

(3)数据可靠，获取便捷，对比传统人工测量，基于传感器测量的数据和伺服驱动器的编码器值数据，精度更高，通过PROFINET协议传输易于获得。

附图说明

图1是本实用新型的检测设备整体结构示意图；

图2是本实用新型的检测设备整体结构左视图；

图3是本实用新型的数据处理示意图。

图中：

图1、2中：1-控制柜，2-安装板，3-传感器放大器，4-通讯模块，5-PLC控制器，6-通信板，7-伺服驱动器，8-伺服电机，9-数控立卧转台，10-盘铣刀，11-中心轴，12-激光位移传感器，13-L型固定板，14-铁板，15-磁性座，16-连接板，161、螺栓孔，162、月牙形孔，171-X轴直线滑台，172-Z轴直线滑台，18-螺栓。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1至3所示，一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，包括数据发送接收装置、盘铣刀运动控制装置和传感器组件，传感器组件安装于盘铣刀运动控制装置的上方，数据发送接收装置与传感器组件以及上位机相连，从而将测得的数据传递给上位机，数据发送接收装置安装于控制柜1内，并远离盘铣刀运动控制装置、传感器安装装置安装。

在一个实施例中，数据发送接收装置包括控制柜1和并排安装于安装板2上的传感器放大器3、通讯模块4、PLC控制器5(型号西门子的S7-1200系列)，传感器放大器3与通讯模块4通过连接器连接，通讯模块4通过STP电缆与PLC控制器5连接，PLC控制器5的卡槽内安装有通信板6。

在一个实施例中，盘铣刀运动控制装置包括伺服驱动器7、伺服电机8、数控立卧转台9和盘铣刀10，伺服电机8内具有编码器且通过电机动力电缆和编码器电缆与伺服驱动器7(型号西门子V90)相连，伺服电机8安装在数控立卧转台9上，盘铣刀10通过中心轴11安装在数控立卧转台9上，其中，中心轴11的尺寸上下部分需同时满足盘铣刀10的中间孔的尺寸和数控立卧转台9的中间孔尺寸，通过数控立卧转台9的转动带动盘铣刀10转动。

在一个实施例中，传感器组件包括激光位移传感器12，激光位移传感器12与传感器放大器3相连，从而将激光位移传感器12中的信号进行放大，激光位移传感器12通过L型固定板13安装于铁板14上，铁板14吸附于磁性座15上，磁性座15通过连接板16与Z轴直线滑台172相连，Z轴直线滑台172与X轴直线滑台171相连。

在一个实施例中，X轴直线滑台171与Z轴直线滑台172均包括丝杆副和安装于丝杆副上的支撑平台，支撑平台上设置有锁紧机构，Z轴直线滑台的底座通过螺栓连接在X轴直线滑台的支撑平台上，另外，直线滑台后部安装通过连杆连接的四个滑轮，滑轮在底板的两侧突脊上滑动，用来稳定支撑平台，通过上面的手动摇杆控制支撑平台的移动位置，通过锁紧机构使支撑平台稳定在理想的测量位置上。

在一个实施例中，连接板16上开设有一个螺栓孔161和一个月牙形孔162，将螺栓18安装于螺栓孔161，选择右边月牙形孔162的不同位置安装螺栓18，可实现连接板16的角度转动，从而控制激光位移传感器12发出激光的角度，以实现应对不同型号的盘铣刀10，都能保证激光垂直打在盘铣刀10基准面，从而提高数据精确度。

在一个实施例中，传感器放大器3与激光位移传感器12通过传感器放大器连接电缆相连接，通信板6(型号CB 1241)与伺服驱动器7通过串行电缆(RS485)相连接，通过设定值电缆将PLC控制器5与伺服驱动器7相连接。

进行实际测量时只需将激光位移传感器12安装到位，盘铣刀10通过中心轴11安装于数控立卧转台9上，通过操作X轴直线滑台171与Z轴直线滑台172，使得刀刃在激光位移传感器12的测量范围内，数据发送接收装置将测得的传感器放大器3的数值和伺服电机8中编码器的数值上传给上位机，通过CAXA软件绘制测量齿廓形状与理论齿廓形状，将二者进行对比，可通过复制移动观察两齿廓形状重合度是否符合要求从而分析刀片安装误差。

以一个具体测量为例进行说明，测量步骤如下：

S1、将待测的盘铣刀10正向安装于检测设备上，使其位于激光位移传感器12测量范围内，调节激光位移传感器12的激光角度使得激光垂直于刀盘基准面，通过上位机程序控制检测程序读取传感器放大器3的数值和伺服电机8中编码器数值，测得激光与刀具上基准面的高度yh；

S2、转动数控立卧转台9使得刀刃穿过激光，测得最高点刀刃数据y1，保持Z轴直线滑台172高度不变，调节X轴直线滑台171沿径向负方向移动固定距离x，转动数控立卧转台9再次使得刀刃穿过激光，将得到的最高点刀刃数据y2，重复上述移动固定距离x并测量最高点刀刃数据y2的步骤，满足多次移动距离x的和接近并小于刀刃长度；

S3、将盘铣刀10反向安装在检测设备上，重复S1和S2中的步骤测得另一边刀刃齿廓数据；

S4、基于盘铣刀10设计参数在CAXA中绘制盘铣刀10对称中心线和盘铣刀10上下基准面，再根据x、yh、y1、y2等值的关系进行绘图，将这些数据点进行拟合，通过导入渐开线齿轮齿形参数，绘制齿轮理论模型，将理论齿廓形状与测量齿廓形状对比，通过复制移动观察两齿廓形状重合度是否符合要求从而分析刀片安装误差，编码器数值可以定位刀片所在位置，后续可通过刀垫进行调整，以满足要求。

以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：包括数据发送接收装置、盘铣刀运动控制装置和传感器组件，所述传感器组件安装于盘铣刀运动控制装置的上方，所述数据发送接收装置与传感器组件以及上位机相连，所述数据发送接收装置安装于控制柜(1)内，并远离所述盘铣刀运动控制装置、传感器安装装置安装。

2.根据权利要求1所述的齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：所述数据发送接收装置包括控制柜(1)和并排安装于安装板(2)上的传感器放大器(3)、通讯模块(4)、PLC控制器(5)，所述传感器放大器(3)与通讯模块(4)通过连接器连接，所述通讯模块(4)通过STP电缆与PLC控制器(5)连接，所述PLC控制器(5)的卡槽内安装有通信板(6)。

3.根据权利要求1所述的齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：所述盘铣刀运动控制装置包括伺服驱动器(7)、伺服电机(8)、数控立卧转台(9)和盘铣刀(10)，所述伺服电机(8)内具有编码器且通过电机动力电缆和编码器电缆与伺服驱动器(7)相连，所述伺服电机(8)安装在数控立卧转台(9)上，所述盘铣刀(10)通过中心轴(11)安装在数控立卧转台(9)上，通过数控立卧转台(9)的转动带动盘铣刀(10)转动。

4.根据权利要求1所述的齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：所述传感器组件包括激光位移传感器(12)，所述激光位移传感器(12)与传感器放大器(3)相连，所述激光位移传感器(12)通过L型固定板(13)安装于铁板(14)上，所述铁板(14)吸附于磁性座(15)上，所述磁性座(15)通过连接板(16)与Z轴直线滑台(172)相连，所述Z轴直线滑台(172)与X轴直线滑台(171)相连。

5.根据权利要求4所述的齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：所述连接板(16)上开设有一个螺栓孔(161)和一个月牙形孔(162)，所述螺栓孔(161)与月牙形孔(162)内均安装有螺栓(18)。

6.根据权利要求4所述的齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：所述X轴直线滑台(171)与Z轴直线滑台(172)均包括丝杆副和安装于丝杆副上的支撑平台，所述支撑平台上设置有锁紧机构，所述Z轴直线滑台(172)的底座通过螺栓连接在X轴直线滑台(171)的支撑平台上。

7.根据权利要求2所述的齿轮盘铣刀刀刃齿廓形状检测装置，其特征在于：所述传感器放大器(3)与激光位移传感器(12)通过传感器放大器连接电缆相连接，所述通信板(6)与伺服驱动器(7)通过串行电缆相连接，所述PLC控制器(5)与伺服驱动器(7)通过设定值电缆相连接。