一种立式装刀机的制作方法

1.本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种用于校正螺旋锥齿轮切削刀具的立式装刀机。


背景技术：

2.现有技术中，用于螺旋锥齿轮切削刀具较正的卧式调校方法，受其自身原理的限制，存在装刀效率较低的问题。同时，该方式检测条形刀条切削刃的后刀面并以此进行调校，在实际应用中，基于磨刀机砂轮的磨损，后刀面的变化比较大，且参与切削的部位是刀刃，测量后刀面存在一定的调校误差，由此导致加工的工件数量较少，使用效率低下。
3.有鉴于此，亟待针对螺旋锥齿轮切削刀具的校正设备进行优化设计，以克服上述技术缺陷。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种立式装刀机，以通过结构优化有效提高操作效率。
5.本发明提供的立式装刀机，用于校正螺旋锥齿轮的切削刀具，包括设置在床身上的立柱和工件主轴，还包括设置在所述立柱上的三维测头，所述三维测头通过第一滑动组件相对于所述立柱沿z轴位移，所述立柱通过第二滑动组件相对于所述床身沿y轴位移；所述工件主轴的回转轴与z轴平行；所述三维测头的测量杆自其本体伸出，且所述测量杆上设置有高度测针和径向测针，所述高度测针用于检测待测切削刀具的刀尖高度位置，所述径向测针用于检测待测切削刀具的刀刃径向位置；所述三维测头的本体上固定设置有压刀装置，所述压刀装置具有压刀部，所述压刀部可沿z轴压抵待测切削刀具的刀尖。
6.优选地，所述径向测针相对于所述高度测针位于靠近所述测量杆的外伸端侧。
7.优选地，所述高度测针的测量部可相对于高度测针本体沿z轴伸缩。
8.优选地，所述径向测针的测量部可相对于径向测针本体沿z轴和y轴伸缩，且所述径向测针的测量部为球体或半球体。
9.优选地，所述压刀装置包括固定杆和压刀杆，所述固定杆与所述三维测头的本体固定连接，所述压刀部形成在所述压刀杆上，所述压刀杆与所述固定杆相连，且所述压刀杆沿z轴相对于所述固定杆的位置可调节。
10.优选地，所述压刀杆位于所述固定杆的下方，且所述压刀杆的一端与所述固定杆固定连接，另一端通过调节件与所述固定杆相连，以调节所述压刀杆的另一端沿z轴相对于所述固定杆的位置；所述压刀部位于所述压刀杆的另一端。
11.优选地，所述调节件为螺栓；所述压刀杆和所述固定杆中，一者上开设有适配于所述螺栓的螺纹孔、另一者具有与所述螺纹孔相对设置的压抵面。
12.优选地，所述压刀部开设有通过口，且所述高度测针的测量部可插装在所述通过口中。
13.优选地，所述第一滑动组件包括相适配的z轴导轨和z轴滑块，所述第二滑动组件包括相适配的y轴导轨和y轴滑块。
14.优选地，所述z轴滑块由z轴电机驱动相对于所述z轴导轨位移，所述y轴滑块由y轴电机驱动相对于所述y轴导轨位移；所述立柱上设置有z轴传感器，以检测所述z轴滑块的位移量；所述z轴滑块上设置有y轴传感器，以检测所述y轴滑块的位移量。
15.针对螺旋锥齿轮切削刀具，本方案另辟蹊径提出了一种立式装刀机。具体地，通过三维测头实现待测刀具的刀条误差的调校和控制，该三维测头可相对于床身沿y轴和z轴位移，以根据不同待测刀具的实际尺寸调整三维测头的工作位置。其中，自三维测头本体伸出的测量杆上设置有高度测针和径向测针，该高度测针用于检测待测切削刀具的刀尖高度位置，以控制刀条的轴向误差，该径向测针用于检测待测切削刀具的刀刃径向位置，以调校刀条的径向跳动误差；同时，在三维测头的本体上固定设置有压刀装置，通过压刀装置的压刀部可沿z轴压抵待测切削刀具的刀尖，以快速实现各刀条在高度方向上的定位。与现有技术相比，本发明具有下述有益技术效果：
16.首先，基于本发明提供的立式装刀机，便于刀具的整体吊装操作，相比于卧式机床可有效提高安装效率；同时，本方案不需要工件轴的尾架顶尖等轴系构成，轴系减少且设备成本得以降低，在此基础上，兼具安装轴系刚性好、调校精度高的特点。
17.其次，应用本方案进行调校操作时，可利用压刀装置的压刀部压抵作用于刀条的刀尖，将待测刀具的各刀条自动定位在设计高度，在此基础上，再进行各刀条的径向位置调校，提高了调校效率。
18.第三，在本发明的优选方案中，高度测针的测量部可相对于高度测针本体沿z轴伸缩，径向测针的测量部也可相对于径向测针本体沿z轴和y轴伸缩，由此，可在调校过程中根据需要调节相应测量部的工作高度，以便针对多个周向配置在刀盘上的各刀条逐个进行相应的位置检测，满足快速调校的功能需要；另外，可广泛应用于不同刀具类型的调校。
19.第四，在本发明的另一优选方案中，压刀装置的固定杆与三维测头的本体固定连接，其压刀杆与固定杆相连，且该压刀杆沿z轴相对于固定杆的位置可调节，这样，形成在压刀杆上的压刀部的高度位置具有可调节功能；也就是说，该压刀部的基础高度位置可根据具体刀具尺寸进行调定，由此可进一步提高该立式装刀机的可适用性。
附图说明
20.图1为具体实施方式所述立式装刀机的整体结构示意图；
21.图2为图1中所示三维测头的测量端局部放大图；
22.图3示出了具体实施方式中所述刀盘调校的尺寸关系示意图；
23.图4所示为径向测针触碰内刀条的刀刃测量点的示意图；
24.图5所示为径向侧针触碰外刀条的刀刃测量点的示意图；
25.图6为图1的a部放大图。
26.图中：
27.床身1、工件主轴2、立柱3、三维测头4、测量杆41、本体42、高度测针43、测量部431、径向测针44、测量部441、z轴导轨51、z轴滑块52、z轴光栅尺53、z轴电机54、y轴导轨61、y轴滑块62、y轴光栅尺63、y轴电机64、压刀装置7、固定杆71、螺纹孔711、压刀杆72、压刀部721、
压抵面722、通过口723、螺栓73、平衡装置8；
28.刀盘9、外刀条91、内刀条92、螺纹紧固件93、刀槽94。
具体实施方式
29.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
30.请参见图1，该图为本实施方式所述立式装刀机的整体结构示意图。
31.该立式装刀机用于校正螺旋锥齿轮的切削刀具，如图所示，床身1作为机床基础构成，其上设置有工件主轴2和立柱3。该工件主轴2可沿c向箭头所示的方向回转，以构建单一安装轴系，其回转轴心线与z轴平行；待测刀具的刀盘9可安装在工件主轴2上，并与工件主轴2一并绕其回转轴转动。本方案中，其他主要功能构成设置在立柱3上。
32.其中，三维测头4通过两组滑动组件相对于床身1沿y轴和z轴位移；这里，“y轴”和“z轴”构建形成调校坐标系的两个维度，如图中箭头所示，“y轴”限定的是左右位移方向，“z轴”限定的是竖直位移方向，应当理解，上述维度限定用于清楚描述关联构件之间的动态配合关系，对本技术请求保护的立式装刀机未构成实质性的限制。
33.该三维测头4通过第一滑动组件相对于立柱3沿z轴位移，具体地，第一滑动组件包括相适配的z轴导轨51和z轴滑块52，这里，z轴导轨51设置在立柱3上，三维测头4设置在z轴滑块52上。该立柱3通过第二滑动组件相对于床身1沿y轴位移，具体地，第二滑动组件包括相适配的y轴导轨61和y轴滑块62，如图1所示，y轴导轨61设置在床身1上，y轴滑块62位于立柱3的底部，两者固定为一体。
34.本方案中，该三维测头4能够同时感受被测点三维坐标变化，检测精度较高。可以理解的是，该三维测头4的工作机理非本技术的核心发明点所在，且本领域技术人员基于现有技术能够实现，故本文不再赘述。
35.请一并参见图2，该图为图1中所示三维测头4的测量端局部放大图。该三维测头4的测量杆41自其本体42伸出，以根据实际调校需要带动其上的高度测针43和径向测针44位移。其中，高度测针43用于检测待测切削刀具的刀盘9上各刀条(91、92)的刀尖高度位置，以控制刀条的轴向误差；径向测针44用于检测刀盘9上各刀条(91、92)的刀刃径向位置，以调校刀条的径向跳动误差。基于此设置，确定待测切削刀具刀盘9上各刀条(91、92)的径向一致性和高度一致性。请参见图3，该图示出了刀盘调校的尺寸关系示意图。
36.需要说明的是，螺旋锥齿轮的切削刀具包括两组刀条：外刀条91和内刀条92，如图1所示，外刀条91和内刀条92分别沿周向依次间隔布置。为了简化图示，图3中以内刀条92为例示意各刀条径向和高度尺寸关系。各刀条插装于刀盘5的相应刀槽内，并通过螺纹紧固件93进行定位、固定。
37.本方案中，在三维测头4的本体42上固定设置有压刀装置7，基于滑动组件，该压刀装置7可与三维测头4同步沿y轴和z轴位移。该压刀装置7具有压刀部721，通过压刀部可沿z轴压抵待测切削刀具各刀条的刀尖。
38.下面简要说明应用本方案所述立式装刀机的具体操作流程：
39.一、刀条预装。
40.首先，按设计位置分别将内刀条92和外刀条91预先装入刀槽94内，拧紧刀盘9侧面
的上、下螺纹紧固件93；然后分别回旋一定角度，以各刀条在相刀槽内能够自由滑动，不掉落为准。操作者可用手推动每根刀条，检查是否均能轻易推动，最后，将各刀条拔高至装刀设定高度上方5
‑
10mm左右。
41.二、刀盘调校准备。
42.将预装有刀条的刀盘9安装于在工件主轴2上，并将刀盘及其刀条的参数输入机床中，建立刀盘调校模型。然后，手动移动y轴和z轴，并利用压刀装置7的压刀部721压抵基准刀条(外刀条或内刀条)的刀尖，如图2所示，该基准刀条沿刀槽下移至预定位置，优选地，控制三维测头4的ez向读数在0.4mm左右。系统记录此时的各轴压刀位置数据，并以此作为调校基准值。
43.三、启动系统调校程序。
44.首先启动装刀程序，按照刀盘调校模型及设定的压刀位置，依次将内、外刀条自动压至装刀设定高度，如图2所示。待所有刀条的y轴向误差均位于指定高度的公差范围内后，依次按额定扭矩要求拧紧上下螺纹紧固件93。然后启动刀条测量程序，按照y轴和c轴联动方式，使用径向测针44依次测量内、外刀条的刀刃测量点的径向误差，请一并参见图4和图5，其中，图4所示为径向测针44触碰内刀条92的刀刃测量点的示意图，图5所示为径向侧针44触碰外刀条91的刀刃测量点的示意图。
45.该径向误差的测量过程中，超出径向误差范围的刀条，可通过调整刀条高度及螺钉拧紧力矩的方式，使得刀条的径向误差在设定的公差范围之内。当然，通过综合调整依然无法调定至设定公差范围内的刀条，需要进行更换再进行相应的调校，直至调定至设定公差范围内。相比于检测条形刀条切削刃后刀面的调校方式来说，本方案可有效降低调校误差，调校后刀具可加工工件的数量同时得以提升。
46.为了减少压刀装置对径向误差测量操作空间的影响，作为优选，径向测针44相对于高度测针43位于靠近测量杆41的外伸端侧。也即，径向测针44位于测量杆41的外伸端侧，高度测针43位于测量杆41的近本体42一侧，完成压刀动作后，可避让径向误差测量用的空间。
47.本方案中，高度测针43的测量部431可相对于高度测针43本体沿z轴伸缩，同样地，径向测针44的测量部441可相对于径向测针44本体沿z轴和y轴伸缩，通过姿态变化适应刀具检测需要。由此，可在调校过程中根据需要调节相应测量部的工作高度，以便针对多个周向配置在刀盘上的各刀条逐个进行相应的位置检测，满足快速调校的功能需要；另外，可广泛应用于不刀具类型的调校。
48.作为优选，径向测针44的测量部441可以为球体或半球体，以与刀刃测量点点接触，提高检测精度。
49.进一步地，为了提高该立式装刀机的可适用性，可针对压刀装置7作结构优化。如图2所示，该压刀装置7包括固定杆71和压刀杆72，其中，固定杆71与三维测头4的本体42固定连接，用于压抵刀尖的压刀部721形成在该压刀杆72上。本方案中，压刀装置7的压刀杆72与固定杆71相连，且压刀杆72沿z轴相对于固定杆71的位置可调节。这样，形成在压刀杆72上的压刀部721的高度位置具有可调节的功能；也就是说，该压刀部721的基础高度位置可根据具体刀具尺寸进行调定。
50.可以理解的是，上述位置可调节的功能可采用不同方式实现。例如但不限于，图中
所示的优选示例结构。如图所示，压刀杆72位于固定杆71的下方，且该压刀杆72的一端与固定杆71固定连接，另一端通过调节件(73)与固定杆71相连，以调节压刀杆72的另一端沿z轴相对于固定杆71的位置；这里，压刀部721位于压刀杆72的另一端，换言之，该压刀杆72的单侧端高度可调，具体根据实际调节幅度进行材料选择，只要满足单侧端高度调节的功能需要均在本技术请求保护的范围内。
51.具体地，调节件为螺栓73，固定杆71上开设有适配于该螺栓的螺纹孔711，以便根据需要旋动螺栓73调节其杆端伸出长度，相应地，压刀杆72上具有与该螺纹孔711相对设置的压抵面722。旋动螺栓73可推动压刀杆72改变其与固定杆71之间的相对位置关系。具有结构简单可靠，便于操作的特点。
52.当然，为了进一步提高结构集成度，压刀部721上可开设有通过口723，且高度测针43的测量部431可插装在该通过口723中。请一并参见图1和图6，其中，图6为图1的a部放大图。这样，高度测针43的测量部431可通过该通过口723实现其高度检测功能，同时，具有通过口723的压刀部721可保持其压抵刀尖的功能。
53.本方案中，该z轴滑块52由z轴电机54驱动相对于z轴导轨51位移，该y轴滑块62由y轴电机64驱动相对于y轴导轨61位移；这里，z轴电机54和y轴电机64均为直线电机。
54.另外，立柱3上设置有z轴传感器(53)，以检测z轴滑块52的位移量，由此可与提供动力的z轴电机54形成闭环控制系统；z轴滑块52上设置有y轴传感器(63)，以检测y轴滑块62的位移量，由此可与提供动力的y轴电机64形成闭环控制系统。如此设置，可全自动实现测量循环，通过高精度扫描测头实现其精密测量功能，从而依靠高精度的定位装置，实现刀条安装精度的调校功能。优选地，z轴传感器可采用z轴光栅尺53，y轴传感器可采用y轴光栅尺63。
55.此外，为了使得沿z轴的上下运行更加平稳，可增设平衡装置8，以平衡z轴滑块52、y轴导轨51等构成的重量。
56.需要说明的是，本实施方式提供的上述实施例中，电机、光栅尺等功能构成非本技术的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。
57.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。