[發(fā)明專利]深孔加工在線檢測與糾偏裝置

有效

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• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103182552A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 于大國;沈興全;寧磊;孟曉華;王繼明;馬文姬;聶林;辛志杰
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B23B49/00
• 分類號: B23B49/00;B23Q15/14
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發(fā)明屬于深孔加工技術領域，具體涉及一種深孔加工在線檢測與糾偏裝置。

背景技術??

深孔加工復雜且特殊，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技術難題，目前國內(nèi)外對深孔鉆削孔軸線偏斜問題的研究不斷加深，但是相對其他計量項目而言，直線度檢測技術顯得落后，尤其表現(xiàn)在對大長工件孔軸線直線度檢測方面，到目前為止，尚沒有用于檢測深孔軸線直線度偏差的成熟產(chǎn)品。實際中，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量壁厚的方法判定直線度好壞，這種方法不能測得深孔內(nèi)部軸線偏差，也即不能實現(xiàn)對深孔零件直線度的全程連續(xù)動態(tài)檢測，很不精準，容易陷入以點概面的誤區(qū)。因此開發(fā)一種適合深孔加工在線檢測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，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)偏斜后無法及時糾偏等難題，提供一種深孔加工在線檢測與糾偏裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種深孔加工在線檢測與糾偏裝置，包括鉆頭、鉆桿，鉆頭通過其螺紋段固定于鉆桿上，鉆頭與鉆桿之間設有擋油環(huán)，擋油環(huán)設置在靠近鉆桿外壁處，鉆桿固定于進給箱上，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孔，在鉆頭上、鉆桿檢測孔內(nèi)端對應的位置處設置內(nèi)固定架，內(nèi)固定架上設置內(nèi)激光源和位置敏感探測器，在鉆桿檢測孔的外端設置外固定架，外固定架固定于機床上，外固定架上設置外激光源和角度敏感探測器，角度敏感探測器安裝位置對應于內(nèi)激光源發(fā)出光線范圍內(nèi)，位置敏感探測器安裝位置對應于外激光源發(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)槽空間設置軸向伸縮器。

上述的深孔加工在線檢測與糾偏裝置，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度小于凹槽深度，通電伸長后與工件孔壁接觸。

上述的深孔加工在線檢測與糾偏裝置，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，設置數(shù)量為3個或3?個以上。

上述的深孔加工在線檢測與糾偏裝置，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，另一端伸長后與鉆桿內(nèi)端面接觸。

上述的深孔加工在線檢測與糾偏裝置，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，設置數(shù)量為3個或3?個以上。

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器和角度敏感探測器上的位置不同，在線檢測鉆頭在深孔加工過程中的位置和角度，通過A/D轉換器將信號處理后傳輸給計算機，計算機對數(shù)據(jù)進行處理同時向驅動電源發(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)生相應的位移，進而調(diào)整鉆頭的位置和偏角，以此實現(xiàn)孔加工的在線檢測與糾偏。

外激光源和角度敏感探測器固定于外固定架中，外固定架固定在機床上，固定不動。固定在內(nèi)固定架的內(nèi)激光源發(fā)出的光線經(jīng)檢測孔照射在角度敏感探測器上，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)過檢測孔照射在安裝在內(nèi)固定架的位置敏感探測器上。

在加工過程中，當鉆頭不在原來正確的位置時，位置敏感探測器和角度敏感探測器上的光斑將發(fā)生變化，A/D轉換器會將變化量轉換為數(shù)字信號，計算機將接收的數(shù)字信號進行處理，向驅動電源發(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)生相應的位移，進而調(diào)整鉆頭的位置和偏角，以此實現(xiàn)孔加工的在線檢測與糾偏。

當鉆頭位置發(fā)生變化時，外激光源發(fā)出的光線經(jīng)檢測孔照射在位置敏感探測器的光斑會發(fā)生變化，經(jīng)過A/D轉換器轉換為數(shù)字信號傳給計算機，計算機接收數(shù)據(jù)并處理后向驅動電源發(fā)出指令，根據(jù)計算機的輸出控制信號，驅動電源輸出一定的高壓直流電壓驅動徑向伸縮器產(chǎn)生相應的位移，進而調(diào)整鉆頭的位置直至恢復正確位置。