[發明專利]用于機床在線測量的探針保護結構及制造方法

無效

• 申請號: 200910013528.1
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101653916A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 高長才;張雄;賀鑫元;嚴昊明;蘭軍;馬國春;楊麗敏
• 申請（專利權）人: 中捷機床有限公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司
• 代理人: 崔紅梅

技術領域

本發明是應用于數控加工中心測量用途的探針保護結構，以及該結構的制造方法。

技術背景

隨著國內制造業水平的日益提高，無人化自動化加工，逐漸成為未來機床加工的必然趨勢，因此接觸式測量探頭將會得到廣泛的應用。探針是測頭的關鍵部件，該類探針一般由紅寶石測球、探針桿和金屬連接基座組成。紅寶石測球精度較高，硬度較高又耐磨，探桿一般由金屬、陶瓷和碳纖維材料制成，前兩者造價較高，而金屬連接基座則是要具有高強度，以保證與探桿的連接堅固，這是探針設計上的習慣理念。這類探針在應用過程中，如果一旦出現誤操作或不小心刮碰，都會讓陶瓷或碳纖維制成的整個探桿遭受毀滅性的損壞，而金屬探桿雖然能在徑向的測量受撞擊時可以保護探針部分，而如果是軸向部分發生沖擊則容易對探針連接的發射設備造成損壞，這樣價格較貴的探針就需要重新訂購，造成很大損失。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種用于機床在線測量的探針保護結構及制造方法，當探針發生碰撞時，廉價的十字交叉保護結構先于探針損壞，以保證探針的測球和測桿完好無損，從而降低更換部件的成本。

用于機床在線測量的探針保護結構，是用于連接測針和發射裝置的連接基座，其特征在于連接基座為圓錐結合圓柱體的金屬件，在連接基座的圓柱上有兩個徑向交錯的弧形槽，相同的兩弧形槽呈軸向十字交叉布局；制造探針結構的方法：采用三維虛擬設計技術和有限元分析軟件對整個設計的結構進行分析，概括為設計計算公式：

F_K＝F*K₁*K₂/S

其中：

F_K------探針保護十字交叉結構最大計算應力

F--------探針與工件接觸的外力

K₁-------同一種材料比值系數

K₂-------不同材料比值系數；

當F_K＝的計算值超過材料本身的應力限度，則會出現探針十字交叉結構破壞的狀況，起到保護的作用。

本設計是將探針受沖擊時的變形量傳遞給該保護結構，當變形量超出安全系數時，圓柱體中弧形槽的空間能夠吸納來自徑向和軸向絕大部分沖擊力，當先受損壞，從而保護探針安全。該設計的核心在于弧形槽的軸向十字交叉結構，該結構的槽溝尺寸決定著該金屬連接基座的受力極限。當徑向受力時，該結構質量標準是保證單向受力的強度僅次于探桿受損限度，既要保證本保護結構具有壽命上限的彈性變形量、又能夠在探針安全系數之內。

附圖說明

圖1是本設計探針保護結構立體圖；

圖2是探針保護結構主剖視圖；

圖3是探針保護結構俯視圖；

圖4是使用狀態的探針保護結構組合示意圖；

具體實施方式

用于機床在線測量的探針保護結構，是用于連接探針和發射裝置的金屬連接基座，見圖4，其特征在于連接基座4為圓錐體1與圓柱體2的結合體，見圖1：一端圓錐體1小徑圓心有內螺紋、另一端圓柱體2圓心有突出的螺桿3；在連接基座4的圓柱體2上有兩個徑向交錯的弧形槽，兩弧形槽呈軸向十字交叉，見圖2、圖3，兩弧形槽同尺寸、兩槽的間隔厚度相等；在圓錐體1圓心處有內螺紋孔，用于連接探桿5尾端螺紋，內螺紋孔1和螺桿3的螺紋都屬于通用的螺紋。

本設計金屬的連接基座4中的十字交叉保護槽：其特征是在圓柱體2上沿徑向加工出越過中心線的一個槽，沿軸向旋轉該圓柱體90°，并軸向錯開第一個槽后繼續加工出與前一槽垂直并越過中心線的第二個槽，從而完成該十字交叉保護結構的制造。

本設計保護結構的連接部分，見圖4，連接基座4的圓錐體1部位圓心的內螺紋孔與探桿5的圓柱體尾端連接，連接基座4的突出螺桿3與發射裝置6配置的同類型螺紋孔旋緊配合固定，完成探針5與發射裝置6的連接；發射裝置6后端連接刀柄7，組成完整的探針保護結構。

制造探針結構的方法：為了保證十字交叉結構的合理和科學性，本發明采用了目前較流行的三維虛擬設計技術，應用有限元分析軟件對整個設計的結構進行分析，并總結出一套用于計算的簡便算法，按照該算法公式進行設定，能夠計算出該十字探針結構的具體尺寸，該公式不只對同一材料能夠實現結構尺寸計算，而且也包含了不同材料的結構尺寸計算。

設計原理計算公式：

F_K＝F*K₁*K₂/S

其中：

F_K------探針保護十字交叉結構最大計算應力