[發明專利]深孔鉆削在線檢測與糾偏系統

有效

• 申請號: 201210111345.5
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102642040A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 沈興全;于大國;龐俊忠;黃曉斌;李艷蘭
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B23B49/00
• 分類號: B23B49/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

技術領域

本發明屬于內排屑深孔加工的技術領域，特別涉及一種深孔鉆削在線檢測與糾偏系統。

背景技術

????深孔加工主要包括鉆孔和鏜孔，鏜孔使原有的底孔擴大，鉆孔通常指在實體上加工孔，鉆前，沒有底孔。深孔鉆頭，按排屑方式分主要為：內排屑深孔鉆和外排屑深孔鉆。深孔加工主要方式有：第一，刀具旋轉，工件進給；第二，工件旋轉，刀具進給。

深孔加工是機械加工的難點，加工過程中難以觀察加工部位和刀具狀況，因此，實時檢測深孔和刀具誤差，發現偏斜，及時糾正，是需要解決的重大課題，也是遠未得到解決的技術難題。

發明內容

本發明的發明目的：為了解決現有深孔加工過程中難以觀察加工部位和刀具狀況的問題，為工件旋轉、鉆頭進給、內排屑深孔鉆削加工過程，提供一種利用激光實時檢測內排屑深孔鉆頭位置和姿態（即角度），并根據需要自動調整鉆頭姿態，使其恢復到初始值的檢測和糾偏系統。

本發明采用如下的技術方案實現：

深孔鉆削在線檢測與糾偏系統，其特征在于包括檢測部分以及糾偏部分，所述的檢測部分包括一號光源、二號光源、鉆桿上平行于鉆桿軸線開設的過光孔以及鉆頭背部設置的與鉆頭固定連接的光束接收區，一號光源、二號光源設置于鉆桿的后方對應過光孔的位置，光束接收區包括立方體角錐棱鏡以及反射鏡，一號光源和鉆頭位置傳感器的位置對應于立方體角錐棱鏡的高度范圍內，二號光源的前方設置鉆頭姿態傳感器，鉆頭姿態傳感器上對應二號光源的位置開設微孔，鉆頭姿態傳感器的位置對應于反射鏡的高度范圍內，

所述的糾偏部分包括拉桿結構的加力機構以及鉆桿上平行于鉆桿軸線開設的若干加力孔，加力孔的孔數大于等于三，加力機構包括電動機，電動機通過齒輪傳動副連接拉桿，拉桿穿過加力孔，拉桿頭部伸入鉆頭背部開設的連接孔內，拉桿頭部作用于球面墊圈，球面墊圈作用于蓋，蓋固定于鉆頭背部。拉桿上安裝有力傳感器。

一號光源、二號光源、鉆頭位置傳感器、鉆頭姿態傳感器都固定安裝于外架上，所述的反射鏡、立方體角錐棱鏡都固定安裝于內架，內架安裝于鉆頭背部。

所述的鉆頭包括鉆頭體、小直徑段、擋環、以及與鉆桿連接的螺紋段，小直徑段的直徑小于鉆頭體、鉆桿的直徑，也小于擋環的直徑，擋環的后側面緊靠在鉆桿的前端面，光束接收區設置于小直徑段外圍的空間內。

所述的鉆頭背部和鉆桿的前端面上分別開有相互對應的環槽，兩個環槽上安裝有擋油環套，擋油環套配套有Y形密封圈，光束接收區和加力機構的前端設置于擋油環套和小直徑段之間的空間內。

本發明充分利用激光或強光及反射鏡、棱鏡等光學鏡的特殊屬性工作，在線檢測鉆頭在加工過程中的位置和姿態（即角度），分別用坐標值和歐拉角表示，由計算機實時顯示。另外從內排屑深孔鉆頭背面的幾個加力孔加力，調整鉆頭姿態，在不停機的情況下，糾偏。所加的力通過力傳感器，由計算機實時顯示、監控。

本發明相關主要零部件有：內排屑深孔鉆頭（簡稱鉆頭）、鉆桿、光源、反射鏡、立方體角錐棱鏡、拉桿、糾正鉆頭用的電動機、運算控制器、計算機。

鉆頭固定于鉆桿，鉆桿固定于進給箱上，只作進給運動。輸油器為深孔加工提供高壓油，油從輸油器孔流入，經過鉆桿與工件的間隙和鉆頭相鄰刀片間的間隙，從鉆桿內孔將鐵屑沖出。鉆桿內孔與外圓之間鉆有一個通孔，用于通過發射光束和返回光束，簡稱過光孔。

鉆頭包括刀片、鉆頭體、鉆頭背部、小直徑段、擋環、螺紋段幾部分。螺紋段固連于鉆桿，靠近螺紋段設置了擋環，螺紋擰緊后，擋環的后側面緊靠在鉆桿的端面，實現鉆頭在鉆桿上的軸向定位。小直徑段直徑較小，小于擋環的直徑，所對應的空間較大，固定于鉆頭背部的內架，位于該空間，內架內設置光束接收區。鉆頭有小直徑段是本發明的特點，小直徑段不僅提供了安裝光學鏡的空間，更重要的是，小直徑段的存在，使得調整鉆頭姿態（即角度）變成可能。

光源固定于外架中，外架固定于機床上，固定不動。外架設有觀察孔，便于操作者觀察其內部元件和光束情況。