一種微徑銑刀高精度對刀裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于機械自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種微徑銳刀高精度對刀裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高速微細(xì)銳削加工過程中，對刀精度直接影響工件表面的面形精度和加工質(zhì) 量。由于目前所用的銳刀直徑越來越小，對微銳床的對刀精度要求越來越高，稍有不慎，會 導(dǎo)致刀具破損折斷?，F(xiàn)有的對刀方法有試切法對刀、激光直射對刀儀、激光衍射法對刀、圖 像法對刀等，試切法對刀對于高速加工中的微徑銳刀尤其是0500 μ m W下的銳刀，容易 產(chǎn)生由工件表面變形導(dǎo)致的對刀精度降低、容易誤撞刀造成刀具的破損或折斷等，并且對 微銳床及其操作人員要求較高;激光直射式對刀儀精度有限，對于微徑銳刀容易產(chǎn)生誤判， 其對刀精度取決于傳感器精度，要滿足對刀的高精度要求，其價格十分昂貴。激光衍射法對 刀需要刀具和工件平面產(chǎn)生微小間隙，需要進行銳刀Z方向微調(diào)，直到產(chǎn)生明顯的衍射條 紋，對于機床整體要求偏高。圖像法對刀需要刀具和工件的端面是在同一景深內(nèi)，只能實現(xiàn) 工件側(cè)邊對刀，并且精度有限。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供了一種微徑銳刀對刀裝置，該 裝置不需對工件進行試切，通過激光同軸全息成像方法和超分辨率圖像重構(gòu)技術(shù)，可W避 免因成像景深的問題造成的圖像測量不準(zhǔn)確，保證微徑銳刀在XY平面內(nèi)任意位置的Z方向 高精度對刀。本實用新型中的對刀裝置可W分布式安裝，能更好提高微銳床的工作空間利 用率。
[0004] 本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[000引一種微徑銳刀高精度對刀裝置，該裝置包括:激光器、微徑銳刀、電主軸、CCD忍片、 第一暗箱、第二暗箱、X向高精度滑臺、Y向高精度滑臺、Z向高精度滑臺、圖像信號處理單元、 電機控制單元、激光器控制單元和計算機主控單元;激光器和CCD忍片處于同一光軸，光軸 與工件平面平行;微徑銳刀由電主軸裝夾，并安裝在銳床Z向高精度滑臺上;CCD忍片安裝在 X向高精度滑臺上，X向高精度滑臺安裝在Y向高精度滑臺上;激光器與激光器控制單元相 連，CCD忍片與圖像信號處理單元相連，X向高精度滑臺、Y向高精度滑臺和Z向高精度滑臺， 分別與電機控制單元相連；圖像信號處理單元、電機控制單元和激光器控制單元分別與計 算機主控單元相連;激光器安裝在微徑銳刀的一側(cè)，并置于第一暗箱中；CCD忍片、X向高精 度滑臺和Y向高精度滑臺安裝在微徑銳刀的另一側(cè)，并置于第二暗箱中；在對刀測量時，至 少保證微徑銳刀刀刃和工件的上表面處于CCD忍片視場內(nèi)。
[0006] 該裝置還包括:擴束準(zhǔn)直透鏡;所述激光器發(fā)出激光，通過擴束準(zhǔn)直透鏡擴束準(zhǔn)直 后，到達微徑銳刀刀刃和工件上;激光器、擴束準(zhǔn)直透鏡和CCD忍片處于同一光軸;激光器和 擴束準(zhǔn)直透鏡安裝在微徑銳刀的一側(cè)，并置于第一暗箱中。
[0007] 該裝置還包括: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 位于第一暗箱內(nèi)，所述激光器發(fā)出激光，通過擴束準(zhǔn)直透鏡擴束準(zhǔn)直，經(jīng)過第一高透玻璃窗 口后到達微徑銳刀刀刃和工件上;所述第二高透玻璃窗口位于第二暗箱內(nèi)，帶有微徑銳刀 刀刃和工件圖像信息的激光通過第二高透玻璃窗口進入CCD忍片內(nèi)。
[0008] 所述激光器為半導(dǎo)體激光器。
[0009] 所述CCD忍片為面陣CCD忍片。
[0010] 本實用新型的有益效果是:本實用新型實現(xiàn)了微徑銳刀在XY平面內(nèi)任意位置的Z 方向高精度對刀。不需要銳刀與工件實際接觸，利用激光同軸全息成像技術(shù)和超分辨率圖 像重構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)對刀間隙的自動測量，防止了在傳統(tǒng)試切時，銳刀與工件接觸引起變形造 成的誤差，也同時避免了在圖像測量中因銳刀和工件不在同一圖像成像面內(nèi)所帶來的景深 誤差。本實用新型成本低廉、操作簡單、可在有限的工作空間內(nèi)分布式安裝，不僅適用于微 小銳床的對刀高精度對刀，也適用于普通銳床和數(shù)控銳床。
【附圖說明】
[0011] 圖1本實用新型一種微徑銳刀高精度對刀裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細(xì)說明。
[0013] 如圖1所示，微徑銳刀高精度對刀裝置，該裝置包括:半導(dǎo)體激光器1、擴束準(zhǔn)直透 鏡2、微徑銳刀3、工件4、面陣CCD忍片5、X向高精度滑臺6、Υ高精度滑臺7、圖像信號處理單元 8、電機控制單元9、激光器控制單元10、第一高透玻璃窗口 11、第二高透玻璃窗口 12、計算機 主控單元13、Ζ向高精度滑臺14、電主軸15、第一暗箱16和第二暗箱17。半導(dǎo)體激光器1、擴束 準(zhǔn)直透鏡2和面陣CCD忍片5處于同一光軸，其中光軸方向為X方向；微徑銳刀3移動方向為Ζ 方向；按右手定則，垂直于X軸且垂直于Ζ軸的方向為Υ方向。微徑銳刀3由電主軸15裝夾，并 安裝在銳床Ζ向高精度滑臺14上。半導(dǎo)體激光器1與激光器控制單元10通過連接線相連，面 陣CCD忍片5與圖像信號處理單元8通過連接線相連，X向高精度滑臺6、Υ向高精度滑臺7和Ζ 向高精度滑臺14,分別與電機控制單元9通過連接線相連;圖像信號處理單元8、電機控制單 元9和激光器控制單元10分別與計算機主控單元13通過連接線相連。半導(dǎo)體激光器1和擴束 準(zhǔn)直透鏡2、第一高透玻璃窗口 11安裝在微徑銳刀3的一側(cè)，并置于第一暗箱16中；第二高透 玻璃窗口 12、面陣CCD忍片5、Χ向高精度滑臺6和Υ向高精度滑臺7安裝在微徑銳刀3的另一 側(cè)，并置于第二暗箱17中。
[0014] 計算機主控單元13分別對圖像信號處理單元8、電機控制單元9和激光器控制單元 10發(fā)送指令;電機控制單元9控制Ζ向高精度滑臺14通過電主軸15帶動微徑銳刀3靠近工件4 端面;激光器控制單元10控制半導(dǎo)體激光器1發(fā)出激光，通過擴束準(zhǔn)直透鏡2擴束準(zhǔn)直，經(jīng)由 第一高透玻璃窗口 11，從第一暗箱16出射后，打到微徑銳刀3和工件4上;帶有微徑銳刀和工 件信息的激光進入第二暗箱17,經(jīng)由第二高透玻璃窗口 12后，電機控制單元9控制X向高精 度滑臺6和Υ向高精度滑臺7確定面陣CCD忍片5的位置，至少保證微徑銳刀3的刀刃部分和工 件4的上表面處于面陣CCD忍片5視場內(nèi)；電機控制單元9控制圖像信號處理單元8采集并處 理面陣CCD忍片5的圖像后，圖像信號處理單元對己圖像信息傳送給計算機主控單元13。
【主權(quán)項】
1. 一種微徑銑刀高精度對刀裝置，其特征在于，該裝置包括:激光器、微徑銑刀、電主 軸、CCD芯片、X向高精度滑臺、Y向高精度滑臺、Z向高精度滑臺、第一暗箱、第二暗箱、圖像信 號處理單元、電機控制單元、激光器控制單元和計算機主控單元;所述激光器和CCD芯片處 于同一光軸，光軸與工件平面平行;微徑銑刀由電主軸裝夾，并安裝在銑床Z向高精度滑臺 上;CCD芯片安裝在X向高精度滑臺上，X向高精度滑臺安裝在Y向高精度滑臺上;激光器與激 光器控制單元相連，CCD芯片與圖像信號處理單元相連;X向高精度滑臺、Y向高精度滑臺和Z 向高精度滑臺，分別與電機控制單元相連，圖像信號處理單元、電機控制單元和激光器控制 單元分別與計算機主控單元相連;激光器安裝在微徑銑刀的一側(cè)，并置于第一暗箱中；CCD 芯片、X向高精度滑臺和Y向高精度滑臺安裝在微徑銑刀的另一側(cè)，并置于第二暗箱中；在對 刀測量時，至少保證微徑銑刀刀刃和工件的上表面處于CCD芯片視場內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微徑銑刀高精度對刀裝置，其特征在于，該裝置還包括： 擴束準(zhǔn)直透鏡;所述激光器發(fā)出激光，通過擴束準(zhǔn)直透鏡擴束準(zhǔn)直后，到達微徑銑刀刀刃和 工件上;激光器、擴束準(zhǔn)直透鏡和CCD芯片處于同一光軸;激光器和擴束準(zhǔn)直透鏡安裝在微 徑銑刀的一側(cè)，并置于第一暗箱中。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微徑銑刀高精度對刀裝置，其特征在于，該裝置還包 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內(nèi)，所述 激光器發(fā)出激光，通過擴束準(zhǔn)直透鏡擴束準(zhǔn)直，經(jīng)過第一高透玻璃窗口后到達微徑銑刀刀 刃和工件上;所述第二高透玻璃窗口位于第二暗箱內(nèi)，帶有微徑銑刀刀刃和工件圖像信息 的激光通過第二高透玻璃窗口進入C⑶芯片內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微徑銑刀高精度對刀裝置，其特征在于，所述激光器為半 導(dǎo)體激光器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微徑銑刀高精度對刀裝置，其特征在于，所述CCD芯片為 面陣(XD芯片。
【專利摘要】一種微徑銑刀高精度對刀裝置，屬于機械自動化技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括：激光器、微徑銑刀、電主軸、CCD芯片、X向高精度滑臺、Y向高精度滑臺、Z向高精度滑臺、圖像信號處理單元、電機控制單元、激光器控制單元和計算機主控單元；本實用新型實現(xiàn)了微徑銑刀在XY平面內(nèi)任意位置的Z方向高精度對刀，利用激光同軸全息成像技術(shù)和超分辨率圖像重構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)對刀間隙的自動測量，防止了在傳統(tǒng)試切時，銑刀與工件接觸引起變形造成的誤差，也同時避免了在圖像測量中因銑刀和工件不在同一圖像成像面內(nèi)所帶來的景深誤差。本實用新型成本低廉、操作簡單、可在有限的工作空間內(nèi)分布式安裝，適用于微小銑床的對刀高精度對刀、普通銑床和數(shù)控銑床。
【IPC分類】B23Q17/24, B23Q17/22, B23Q15/22
【公開號】CN205184412
【申請?zhí)枴緾N201520857744
【發(fā)明人】于占江, 于化東, 許金凱, 張向輝
【申請人】長春理工大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年10月30日