[發明專利]一種使用小尺寸工具頭超精密研拋用的CCD對刀裝置

在審

• 申請號: 201510523312.5
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105196180A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 陳明君;劉赫男;吳春亞;程健;王廷章;方針;余波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12;B24B41/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種CCD對刀裝置，具體涉及一種使用小尺寸工具頭超精密研拋用的CCD對刀裝置，屬于機械加工領域。

背景技術

隨著現代科技的日益發展，各行業尖端產品對高精度高表面質量小口徑復雜元件的需求也越來越高。對于這種小曲率半徑復雜面型零件的超精密加工，需要采用小尺寸的特殊研拋工具頭，并結合多軸聯動專用加工機床，經過超精密研拋加工，才能滿足其精度和表面質量的要求。

在這種小曲率半徑復雜零件的加工過程中，對刀精度直接影響工件表面的加工精度。由于加工的零件尺寸越來越小，對機床的對刀精度的要求越來越高，目前刀具調整等占據了加工過程中很多時間，既耗費一定工時又不易保證精度，最后往往還需要試切。現有技術中常用的高精度對刀方法為采用自動對刀儀對刀。而自動對刀儀的對刀精度取決于其傳感器的精度，要滿足高精度的對刀要求，對傳感器的成本要求較高，而且實際中所能得到的測量精度不完全取決于所配套數控系統的分辨率，還和機床傳動系統誤差、對刀棒的幾何形狀、加工精度以及裝配質量等因素有關，所以要利用自動對刀儀達到高精度的效果難度很高。而目前采用攝像機圖像的對刀方法也主要是利用簡單的低倍數顯微放大鏡，通過人為手工移動該顯微鏡頭，并采用肉眼觀察來調整相機鏡頭和刀具間的相對位置，往往需要花費很長時間用于微調，導致對刀精度不高，并且裝置的適用范圍受限。因此產生了對開發速度快、精度高的對刀裝置的使用需求。

發明內容

本發明為解決在使用小尺寸研拋工具對小曲率半徑復雜零件超精密加工過程中，利用現有的對刀裝置存在操作不方便、對刀精度低、無法實現快速對刀的問題，進而提出一種使用小尺寸工具頭超精密研拋用的CCD對刀裝置。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明包括正向CCD相機、側向CCD相機、T型槽工作臺和兩個相機底座組件，T型槽工作臺水平設置，正向CCD相機和側向CCD相機設置在T型槽工作臺上，且正向CCD相機位于曲面工件的正面，曲面工件安裝在T型槽工作臺上的工件主軸上，工件主軸回轉軸線與機床的X軸方向平行，側向CCD相機位于曲面工件的側面，兩組CCD相機視野垂直布置，可分別從機床的X軸和Y軸方向獲取對刀圖像，正向CCD相機和側向CCD相機分別通過一個所述相機底座組件安裝在T型槽工作臺上。

本發明的有益效果是：1、本發明結構緊湊，工作距離90mm相對較遠可避免鏡頭與機床運動部件干涉，兩組CCD相機視野垂直布置，可分別從機床的X軸和Y軸方向獲取對刀圖像，連接座設有定位銷和導向鍵可方便在裝置安裝時實現視野快速定向，調整后多次安裝的視野方向與工件特征截面垂直度優于±1.5μm/20mm；2、本發明采用500萬像素高分辨率的CCD相機監測對刀區域，視野范圍5.12×3.84mm～17.07×12.80mm，15英寸監視器上最大放大倍率95倍，圖像像素尺寸2.2μm，并可根據精度要求調整圖像放大倍率，便于完成加工前的高精度對刀操作，降低對刀難度且提高了對刀精度；3、本發明利用圖像測量技術和編制的計算機軟件對圖像進行處理，便于快速獲取圖像中的特征輪廓曲線，對刀偏差的檢測精度優于10μm，提高了對刀效率和對刀精度的穩定性；4、本發明也適用于其他類型機床的對刀，可廣泛應用于使用直徑3～6mm的小工具加工各類凸曲面或直徑小于20mm小曲率凹曲面復雜零件的對刀操作。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是圖像對刀流程圖，圖3是對刀圖像及處理實例圖，其中圖3a是刀具與工件圖像，圖3b是對刀圖像灰度分布直方圖，圖3c是對刀圖像二值化圖，圖3d是刀具與工件邊緣輪廓曲線圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種使用小尺寸工具頭超精密研拋用的CCD對刀裝置包括正向CCD相機5、側向CCD相機21、T型槽工作臺22和兩個相機底座組件，T型槽工作臺22水平設置，正向CCD相機5和側向CCD相機21設置在T型槽工作臺22上，且正向CCD相機5位于曲面工件24的正面，曲面工件24安裝在T型槽工作臺22上的工件主軸23上，工件主軸回轉軸線與機床的X軸方向平行，側向CCD相機21位于曲面工件24的側面，兩組CCD相機視野垂直布置，可分別從機床的X軸和Y軸方向獲取對刀圖像，正向CCD相機5和側向CCD相機21分別通過一個所述相機底座組件安裝在T型槽工作臺22上。