專利名稱：深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于深孔加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置。
背景技術(shù)：
深孔加工復(fù)雜且特殊，難以觀察加工部位和刀具狀況，加工過程受諸如刀桿變形、系統(tǒng)顫振、工件材質(zhì)、鉆頭參數(shù)、切削參數(shù)、油液壓力、排屑困難等多方面因素的影響，深孔零件常出現(xiàn)軸線偏斜的現(xiàn)象，一旦偏斜到某種程度，深孔零件軸線的直線度誤差將產(chǎn)生急劇變化，鉆頭甚至從工件中間“水平”鉆出，造成鉆頭損壞、工件報(bào)廢、產(chǎn)品精度低、質(zhì)量不合格等不良后果。由于深孔加工服務(wù)于裝備制造行業(yè)，深孔工件的質(zhì)量直接影響裝備制造業(yè)的發(fā)展，也限制了深孔向其他領(lǐng)域拓展的空間。深孔鉆削孔軸線偏斜問題是目前存在的一項(xiàng)技術(shù)難題，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)深孔鉆削孔軸線偏斜問題的研究不斷加深，但是相對(duì)其他計(jì)量項(xiàng)目而言，直線度檢測(cè)技術(shù)顯得落后，尤其表現(xiàn)在對(duì)大長(zhǎng)工件孔軸線直線度檢測(cè)方面，到目前為止，尚沒有用于檢測(cè)深孔軸線直線度偏差的成熟產(chǎn)品。實(shí)際中，工人師傅經(jīng)常通過用卡尺在孔的兩端沿不同徑向方向測(cè)量壁厚的方法判定直線度好壞，這種方法不能測(cè)得深孔內(nèi)部軸線偏差，也即不能實(shí)現(xiàn)對(duì)深孔零件直線度的全程連續(xù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，很不精準(zhǔn)，容易陷入以點(diǎn)概面的誤區(qū)。因此開發(fā)一種適合深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述缺點(diǎn)，解決現(xiàn)有的深孔加工過程中難以觀察到刀具的偏斜和出現(xiàn)偏斜后無法及時(shí)糾偏等難題，提供一種深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，包括鉆頭、鉆桿，鉆頭通過其螺紋段固定于鉆桿上，鉆頭與鉆桿之間設(shè)有擋油環(huán)，擋油環(huán)設(shè)置在靠近鉆桿外壁處，鉆桿固定于進(jìn)給箱上，鉆桿的中間開有排屑孔，其特征在于:在鉆桿排屑孔與外圓之間開有檢測(cè)孔，在鉆頭上、鉆桿檢測(cè)孔內(nèi)端對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置內(nèi)固定架，內(nèi)固定架上設(shè)置內(nèi)激光源和位置敏感探測(cè)器，在鉆桿檢測(cè)孔的外端設(shè)置外固定架，外固定架固定于機(jī)床上，外固定架上設(shè)置外激光源和角度敏感探測(cè)器，角度敏感探測(cè)器安裝位置對(duì)應(yīng)于內(nèi)激光源發(fā)出光線范圍內(nèi)，位置敏感探測(cè)器安裝位置對(duì)應(yīng)于外激光源發(fā)出光線范圍內(nèi)；沿鉆頭周向分布徑向伸縮器，避開內(nèi)固定架在鉆頭和鉆桿之間的環(huán)槽空間設(shè)置軸向伸縮器。上述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的鉆頭小直徑段的直徑小于擋油環(huán)的直徑。上述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的徑向伸縮器放置在鉆頭周邊開有的凹槽里，凹槽在鉆頭導(dǎo)向塊的右方，徑向伸縮器上方采用耐磨彈性密封塊密封，徑向伸縮器和耐磨彈性密封塊初始總長(zhǎng)度小于凹槽深度，通電伸長(zhǎng)后與工件孔壁接觸。上述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的徑向伸縮器采用磁致伸縮器或電致伸縮器，設(shè)置數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上。
上述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的軸向伸縮器貼近擋油環(huán)放置，一端用固定座固定在鉆頭上，另一端伸長(zhǎng)后與鉆桿內(nèi)端面接觸。上述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的軸向伸縮器采用磁致伸縮器或電致伸縮器，設(shè)置數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上。本發(fā)明中的內(nèi)激光源和外激光源發(fā)射激光，充分利用激光照射在位置敏感探測(cè)器和角度敏感探測(cè)器上的位置不同，在線檢測(cè)鉆頭在深孔加工過程中的位置和角度，通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)處理后傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理同時(shí)向驅(qū)動(dòng)電源發(fā)送指令輸出一定的高壓直流電壓，徑向伸縮器和軸向伸縮器根據(jù)電壓的大小產(chǎn)生相應(yīng)的位移，進(jìn)而調(diào)整鉆頭的位置和偏角，以此實(shí)現(xiàn)孔加工的在線檢測(cè)與糾偏。外激光源和角度敏感探測(cè)器固定于外固定架中，外固定架固定在機(jī)床上，固定不動(dòng)。固定在內(nèi)固定架的內(nèi)激光源發(fā)出的光線經(jīng)檢測(cè)孔照射在角度敏感探測(cè)器上，通過歐拉角來分析鉆頭的傾斜角度；外激光源發(fā)出的光線同樣經(jīng)過檢測(cè)孔照射在安裝在內(nèi)固定架的位置敏感探測(cè)器上。在加工過程中，當(dāng)鉆頭不在原來正確的位置時(shí)，位置敏感探測(cè)器和角度敏感探測(cè)器上的光斑將發(fā)生變化，A/D轉(zhuǎn)換器會(huì)將變化量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，向驅(qū)動(dòng)電源發(fā)送指令輸出一定的高壓直流電壓，徑向伸縮器和軸向伸縮器根據(jù)電壓的大小產(chǎn)生相應(yīng)的位移，進(jìn)而調(diào)整鉆頭的位置和偏角，以此實(shí)現(xiàn)孔加工的在線檢測(cè)與糾偏。當(dāng)鉆頭位置發(fā)生變化時(shí)，外激光源發(fā)出的光線經(jīng)檢測(cè)孔照射在位置敏感探測(cè)器的光斑會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理后向驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出指令，根據(jù)計(jì)算機(jī)的輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源輸出一定的高壓直流電壓驅(qū)動(dòng)徑向伸縮器產(chǎn)生相應(yīng)的位移，進(jìn)而調(diào)整鉆頭的位置直至恢復(fù)正確位置。當(dāng)鉆頭角度發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)激光源發(fā)出的光線經(jīng)檢測(cè)孔照射在角度敏感探測(cè)器的光斑也會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理后向驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出指令，根據(jù)計(jì)算機(jī)的輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源輸出一定的高壓直流電壓驅(qū)動(dòng)軸向伸縮器產(chǎn)生相應(yīng)的位移，進(jìn)而調(diào)整鉆頭的角度直至恢復(fù)正確位置。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
第一，利用雙激光源和雙敏感探測(cè)器，在線檢測(cè)鉆頭的位置和角度變化，解決了無法觀測(cè)鉆削偏斜的難題。第二，采用具有很大發(fā)展前景的電致伸縮器或磁致伸縮器，體積小、位移分辨率高、響應(yīng)快、輸出力大，可達(dá)4500N (參照天津大學(xué)碩士論文《超精密切削微進(jìn)給平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究》)，能夠及時(shí)糾正鉆頭角度和位置偏差。第三，鉆頭采用的小直徑段不僅提供了足夠大的安裝檢測(cè)和糾偏器件的環(huán)槽空間，更重要的是，小直徑段的存在，使得鉆頭角度的調(diào)整成為可能。


圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2、沿圖1中A-A線的剖面圖 圖3、沿圖1中B-B線的剖面圖
圖中:1_工件2-鉆頭3-固定座4-軸向伸縮器5-擋油環(huán)6-密封圈7-輸油器8-進(jìn)給箱9-導(dǎo)向塊10-徑向伸縮器11-耐磨彈性密封塊 12-內(nèi)固定架13-內(nèi)激光源14-位置敏感探測(cè)器15-內(nèi)激光源發(fā)出的光線16-外激光源發(fā)出的光線17-檢測(cè)孔18-排屑孔19-角度敏感探測(cè)器20-外激光源21-外固定架22-鉆桿
具體實(shí)施例方式 結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述，本實(shí)施例是用來說明本發(fā)明的，而不是對(duì)本發(fā)明做任何的限制。如圖1所示，本發(fā)明包括鉆頭2、鉆桿22、固定座3、軸向伸縮器4、擋油環(huán)5、密封圈
6、輸油器7、進(jìn)給箱8、徑向伸縮器10、耐磨彈性密封塊11、內(nèi)固定架12、內(nèi)激光源13、外激光源20、位置敏感探測(cè)器14、角度敏感探測(cè)器19等。鉆頭2通過其螺紋段固定于鉆桿22，鉆桿22固定于進(jìn)給箱8上，只作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。輸油器7為深孔加工提供高壓油，油從輸油器7的孔流入，經(jīng)過鉆桿22與工件I的間隙和鉆頭2的刀片之間的間隙，從排屑孔18將鐵屑排出。外激光源20和角度敏感探測(cè)器19固定安裝于外固定架21中，外固定架21固定于機(jī)床上，調(diào)整內(nèi)激光源13和角度敏感探測(cè)器19位置后固定不動(dòng)。內(nèi)激光源13和位置敏感探測(cè)器14固定在內(nèi)固定架12內(nèi)，內(nèi)固定架12通過螺釘固定在鉆頭2上。徑向伸縮器10安放在鉆頭2開有的凹槽內(nèi)，上方用耐磨彈性密封塊11密封，一方面起保護(hù)作用，另一方面防止切削液和切屑進(jìn)入。軸向伸縮器4 一端用固定座3固定在鉆頭2上，另一端伸長(zhǎng)后與鉆桿22內(nèi)端面接觸。外激光源20發(fā)出的光線16，平行于鉆頭2和鉆桿22初始軸線，穿過鉆桿22上的檢測(cè)孔17，照射在位置敏感探測(cè)器14上，用于檢測(cè)鉆頭位置，鉆頭位置的變化以坐標(biāo)值的形式反映；內(nèi)激光源13發(fā)出的光線15，同樣的穿過鉆桿22上的檢測(cè)孔17，照射在角度敏感探測(cè)器19上，用于檢測(cè)鉆頭角度，鉆頭角度的變化最終以角度的形式反映。當(dāng)鉆頭2位置發(fā)生變化時(shí)，外激光源發(fā)出的光線16經(jīng)檢測(cè)孔17照射在位置敏感探測(cè)器14上的光斑會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理后向驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出指令，根據(jù)計(jì)算機(jī)的輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源輸出一定的高壓直流電壓驅(qū)動(dòng)徑向伸縮器10產(chǎn)生相應(yīng)的位移，進(jìn)而調(diào)整鉆頭2的位置直至恢復(fù)正確位置；當(dāng)鉆頭2角度發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)激光源發(fā)出的光線15經(jīng)過檢測(cè)孔17照射在角度敏感探測(cè)器19的位置會(huì)變化，通過光斑的不同變化由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)字信號(hào)并處理后向驅(qū)動(dòng)電源發(fā)送指令，輸出一定的高壓直流電壓驅(qū)動(dòng)軸向伸縮器4產(chǎn)生相應(yīng)的位移，調(diào)整鉆頭的角度直至恢復(fù)初始位置。
權(quán)利要求
1.一種深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，包括鉆頭、鉆桿，鉆頭通過其螺紋段固定于鉆桿上，鉆頭與鉆桿之間設(shè)有擋油環(huán)，擋油環(huán)設(shè)置在靠近鉆桿外壁處，鉆桿固定于進(jìn)給箱上，鉆桿的中間開有排屑孔，其特征在于:在鉆桿排屑孔與外圓之間開有檢測(cè)孔，在鉆頭上、鉆桿檢測(cè)孔內(nèi)端對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置內(nèi)固定架，內(nèi)固定架上設(shè)置內(nèi)激光源和位置敏感探測(cè)器，在鉆桿檢測(cè)孔的外端設(shè)置外固定架，外固定架固定于機(jī)床上，外固定架上設(shè)置外激光源和角度敏感探測(cè)器，角度敏感探測(cè)器安裝位置對(duì)應(yīng)于內(nèi)激光源發(fā)出光線范圍內(nèi)，位置敏感探測(cè)器安裝位置對(duì)應(yīng)于外激光源發(fā)出光線范圍內(nèi)；沿鉆頭周向分布徑向伸縮器，避開內(nèi)固定架在鉆頭和鉆桿之間的環(huán)槽空間設(shè)置軸向伸縮器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的鉆頭小直徑段的直徑小于擋油環(huán)的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的徑向伸縮器放置在鉆頭周邊開有的凹槽里，凹槽在鉆頭導(dǎo)向塊的右方，徑向伸縮器上方采用耐磨彈性密封塊密封，徑向伸縮器和耐磨彈性密封塊初始總長(zhǎng)度小于凹槽深度，通電伸長(zhǎng)后與工件孔壁接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的徑向伸縮器采用磁致伸縮器或電致伸縮器，設(shè)置數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的軸向伸縮器貼近擋油環(huán)放置，一端用固定座固定在鉆頭上，另一端伸長(zhǎng)后與鉆桿內(nèi)端面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征在于:所述的軸向伸縮器采用磁致伸縮器或電致伸縮器，設(shè)置數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深孔加工在線檢測(cè)與糾偏裝置，其特征是在鉆桿排屑孔與外圓之間開有檢測(cè)孔，在鉆頭上、檢測(cè)孔內(nèi)端對(duì)應(yīng)的位置處安裝設(shè)置內(nèi)激光源和位置敏感探測(cè)器的內(nèi)固定架，在鉆桿檢測(cè)孔的外端安裝設(shè)置外激光源和角度敏感探測(cè)器的外固定架，角度敏感探測(cè)器對(duì)應(yīng)于內(nèi)激光源，位置敏感探測(cè)器對(duì)應(yīng)于外激光源；沿鉆頭周向分布徑向伸縮器，避開內(nèi)固定架在鉆頭和鉆桿之間的環(huán)槽空間設(shè)置軸向伸縮器。本發(fā)明的內(nèi)激光源和外激光源發(fā)射激光，利用激光照射在位置敏感探測(cè)器和角度敏感探測(cè)器上的位置不同，在線檢測(cè)鉆頭加工過程中的位置和角度，并能通過徑向伸縮器和軸向伸縮器調(diào)整鉆頭的位置和偏角，從而解決了無法觀測(cè)鉆削偏斜和及時(shí)糾偏的難題。
文檔編號(hào)B23B49/00GK103182552SQ20131009777
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者于大國(guó), 沈興全, 寧磊, 孟曉華, 王繼明, 馬文姬, 聶林, 辛志杰 申請(qǐng)人:中北大學(xué)