[发明专利]一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置

说明书

本发明公开了一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置，包括压力传感器、PLC控制器、装夹平台、导轨、丝杠、步进电机、移动平台和压板；本发明通过对加工前后刀具的磨损情况进行对比，得出刀具的磨损情况来判断是否要进行换刀操作，具体方法是通过夹具将复刻金属装夹在机床上，通过力控制使复刻金属不断靠近刀具，从而得到压印形貌，对形貌进行处理，得到刀具磨损量。本发明可以高精度的控制刀具的压入量，减小因压入深度过大而引起的测量误差和测量不确定度。本发明利用机械装夹的方式装夹复刻金属，可以准确定位且夹紧可靠，所需时间较短，且可以将工件和复刻金属同时安装于机床上，能够实现在线测量。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，特别涉及一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置。

背景技术

精密加工以及超精密加工技术是发展现代尖端技术的重要保障，具有重要的战略意义。但是，对于超精密加工而言，必须要有符合要求的超精密加工工具，金刚石刀具就是其中一种。但是，刀具磨损对于工件的表面加工质量有着非常重要的影响，刀具磨损后，会使加工表面的粗糙度增大，影响工件的加工精度，并会导致切削力增大、切削温度升高，甚至会产生振动，不能进行正常的切削。为了避免上述问题的产生，需要对刀具的磨损进行测量，根据测量的结果来判断是否要换刀。在现有的刀具磨损测量方法中，利用反转形貌法测量刀具的磨损是其中一种，反转形貌法就是将刀具的切削部分复刻在复刻金属上，通过对未磨损与已磨损刀具的复刻形貌进行对比，得到刀具的磨损量。

对于传统的刀具磨损检测技术以及装置，主要存在效率低下、检测过程繁琐、精度不高等问题。例如中国专利CN202010071380.3公开了一种快速测量刀具磨耗的装置，能够实现同一批次多个待检测刀具的逐一检测，而且能够根据检测结果控制夹持机构在指定位置解除对待检测刀具的夹持，使得合格的或不合格的待检测刀具分别被传送至不同的地方进行收集，进而实现自动分类，但是该测量装置要将刀具从机床上取下进行测量，大大降低了机床的效率，所需时间较长。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以实现在位测量且检测过程简单、检测精度高的基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置。

为了实现上述目的，本发明的基本思路是：通过对加工前后刀具的磨损情况进行对比，得出刀具的磨损情况来判断是否要进行换刀操作，具体方法是通过夹具将复刻金属装夹在机床上，通过力控制使复刻金属不断靠近刀具，从而得到压印形貌，对形貌进行处理，得到刀具磨损量。

本发明的技术方案如下：一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置，包括压力传感器、PLC控制器、装夹平台、导轨、丝杠、步进电机、移动平台和压板；设Z轴为垂直于装夹平台装夹平面的坐标轴，X轴为装夹平台装夹平面内水平方向的坐标轴，Y轴为装夹平台装夹平面内垂直方向的坐标轴；

所述压力传感器通过胶粘的方式固定在Z轴移动平台上，所述Z轴移动平台和Z轴导轨滑动连接，并通过Z轴丝杠进行驱动；

所述PLC控制器通过数据传输线分别与X轴步进电机、Z轴步进电机和压力传感器连接；在刀具压印的过程中，PLC控制器接收压力传感器的模拟信号，通过与预设压力值进行对比控制X轴步进电机和Z轴步进电机的移动使刀具的压印深度达到预设的范围；

所述装夹平台的外侧通过螺栓与机床固定连接、装夹平台的内侧通过螺栓安装两条平行的X轴导轨，所述X轴导轨与X轴移动平台滑动连接；两条X轴导轨之间安装X轴丝杠；所述X轴丝杠穿过X轴移动平台，X轴丝杠的两端固定在装夹平台上，X轴丝杠的一端与X轴步进电机连接；

所述的上X轴移动平台内侧通过螺栓安装两条平行的Z轴导轨，所述Z轴导轨与Z轴移动平台滑动连接；两条Z轴导轨之间安装Z轴丝杠；所述Z轴丝杠穿过Z轴移动平台，Z轴丝杠的两端固定在X轴移动平台上，Z轴丝杠的一端与Z轴步进电机连接；

所述Z轴移动平台的外侧通过压板固定安装复刻金属；