无线感应测头定位装置的制作方法

本发明属于数控辅助校准技术，具体涉及一种用于数控机床的无线感应测头与机床刀库之间的定位装置。

背景技术：

随着数控技术的不断发展和产品所需加工精度的不断提高，产品结构也变得越来越复杂，在线测量及返修技术已广泛运用到数控加工行业中，无线感应测头基本上成为了数控机床上一个不可或缺的辅助件，测头通常是与刀具一同放置在数控机床的刀库中，在加工过程中可随时从刀库中取出测头进行自动校准测量。

在线测量时常用的测头一般为球形测针，球形测针的测量精度较高，受其他方面的影响也较小，但是由于也会有某些特殊原因的存在导致仍需要使用到柱形测针，例如有存在弧面的曲线跟随路径时，使用球形探针会存在打滑或者测量利边时探测不准的现象。但是柱形测针在进行在线测量时由于测针会存在一定的摆动，我们可以通过调试保证其主轴定向时接触的是测针的最大摆动位置，但是有许多的高速雕铣机由于加工所需要使用的刀具都是搭配使用的伺服伞式刀库，这种刀库是不能定位刀头的，所以当测头在刀库中被直接或间接的转动时就会对测量结果造成较大的影响，严重时会导致产品批量性报废。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有的柱形测针存在的无线感应测头在刀库中因转动造成的测量误差，提供一种无线感应测头定位装置，可以有效的防止测头在刀库中被直接或间接的转动,从而有效的保证测头在重复使用过程中的精度。

本发明采用如下技术方案实现：

一种无线感应测头定位装置，所述测头安装在刀库的刀具安装位置中，在所述测头和刀库的刀具安装位置之间设有相互嵌合的周向定位结构。

进一步的，所述测头通过测头刀柄安装在刀库的刀具安装位置中，所述周向定位结构设置在刀库的刀具安装位置和刀柄外圆周之间。

进一步的，所述刀库的刀具安装位置采用刀库刀爪，所述周向定位结构设置在刀库刀爪的内侧与测头刀柄接触的位置之间，所述刀库刀爪的内侧为与刀库刀爪的开口相对的一侧。

进一步的，所述刀库刀爪上固定设有定位块，所述定位块的一侧面对刀库刀爪的内侧相切对齐，所述周向定位结构设置在定位块的该侧面和测头刀柄之间。

进一步的，所述定位块通过螺纹连接件固定安装早刀库刀爪上。

进一步的，所述周向定位结构包括分别位于测头刀柄和定位块上并可相互嵌合的定位凸块和定位凹槽。

进一步的，所述定位凸块和定位凹槽相互贴合的侧面为楔面配合。

在本发明中，所述测头刀柄和刀库的刀具安装位置之间还设有磁吸固定结构。

进一步的，所述磁吸固定结构设置在周向定位结构的两侧。

进一步的，所述磁吸固定结构包括分别位于测头刀柄与刀具安装位置上的定位磁铁和对应定位磁铁的磁铁吸附面。

本发明采用上述技术方案，能保证测头和刀库的刀具安装位置之间能完全的配合好，在加上定位磁铁的吸附，实现测头固定在刀库中不发生任何转动，主轴每次换上测头时，测头都是在同一角度位置，这样就能很好的保证测头的测量精度，从而提高产品的加工精度和质量，从而达到减少报废品、提升良率、降低成本的目的。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的无线感应测头定位安装到刀库上的示意图。

图2为实施例中的无线感应测头与刀库刀爪安装后的俯视图。

图3为实施例中的测头刀柄上开设的周向定位结构示意图。

图4为图2中的I部放大示意图，具体表示的是测头刀柄和定位块之间的周向定位结构之间的装配示意图。

图5为实施例中的定位块结构示意图。

图中标号：1-测头，2-测头刀柄，21-定位凸块，22-磁铁吸附面，3-刀库刀爪，31-定位块安装凸起，4-定位块，41-定位凹槽，42-磁铁安装孔，43-定位安装孔，5-定位磁铁。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的无线感应测头通过本发明的优选方案定位安装在伺服伞式刀库的刀库刀爪3中，测头1通过周向定位结构实现与该刀库的刀具安装位置(刀库刀爪3)之间的周向定位，避免测头1在刀具安装位置内发生转动，同时在测头和刀具安装位置之间设置磁吸固定结构，保证测头可靠地定位在刀库中。

测头1可直接装配在刀库刀爪3中，也可通过测头刀柄2安装在刀库刀爪3中。

本实施例采用精度达到UP级的HSK型刀柄作为安装测头1的测头刀柄2，测头刀柄2上设有轴向定位台阶，可轴向定位装配在刀库刀爪3中，本实施例中的周向定位结构在测头刀柄2与刀库刀爪3接触的圆周外表面上。

如图3所示，本实施例的测头刀柄2的外圆周表面加工形成一平面，同时在平面上保留凸起作为定位凸块21，定位凸块21的两侧均为平面，用于与刀库刀爪3上的定位块侧面贴合，同时形成磁吸定位的磁铁吸附面22。

测头刀柄2上的上述结构可通过线切割加工成型，使用慢走丝加工后对平面及定位凸台进行轻微打磨，保证加工面的粗糙度和加工精度。

刀库刀爪3作为刀具安装位置，具有一弹性开口，用于刀具进出取放，刀库刀爪3的内圈为圆形，刀具通过刀柄上的轴向定位台阶定位在刀库刀爪3中。

如测头刀柄2与刀库刀爪3之间直接配合，可直接在刀库刀爪3的内侧加工定位凹槽作为与定位凸起配合的周向定位结构，同时在测头刀柄2的外圆周上直接加工凸起，两者之间通过弧面配合，并通过磁吸固定结构固定连接。刀库刀爪3的取放开口朝外设置，刀库刀爪3所述的内侧为与开口相对的一侧，将测头刀柄2从开口送入刀库刀爪3中，测头刀柄2和刀库刀爪3上的周向定位结构相互靠近，并最终嵌合。

考虑到刀库刀爪要求具备通用性，为了不因为单独设置一个适用于测头的刀库刀爪而提高刀库的生产成本，本实施例在普通的刀库刀爪3上固定安装一定位块4，用来设置与测头刀柄2之间的周向定位结构。

参见图4和图5，定位块4采用一方块结构，在定位块4上加工两组通孔，与刀库刀爪3上的两组定位块安装凸块嵌合，并通过螺纹连接件将定位块4固定设置在刀库刀爪3上。固定后的定位块4的其中一侧面与刀库刀爪3的内侧相切对齐，在该侧面上设有定位凹槽41，在测头刀柄2装入刀库刀爪3中后，测头刀柄2外圆周上的定位凸块21所在的平面与定位块4的该侧面贴合，并且定位凸块21嵌入定位凹槽41中，对测头刀柄2连同测头1一同形成周向定位，防止测头在刀库刀爪3内发生转动。

定位块4上的定位凹槽41也可通过线切割加工而成，在定位凸块21和定位凹槽41的加工过程中，将定位凸块21和定位凹槽41之间相互贴合的侧面加工成楔面配合，便于将定位凸块21准确可靠地嵌入到定位凹槽41中。

在实际应用中，本实施例中的定位凸块和定位凹槽之间的位置关系可在定位块和测头刀柄之间进行调换。

在定位凹槽41两侧的定位块侧面设有两个孔位作为磁铁安装孔42，用于固定嵌装定位磁铁5，定位凸块21和定位凹槽41嵌合后，定位磁铁5同时与贴合的金属材质测头刀柄2上的磁铁吸附面22形成磁吸固定结构，将装入刀库刀爪3内的测头刀柄2通过磁吸固定。

测头刀柄2与定位块4之间的通过楔面配合定位，再让定位磁铁5吸附后，就可以把测头刀柄2连同测头1一同很好的固定在刀库刀爪3中，以防止其在刀库中被直接或间接转动，从而有效的保证测头在重复使用过程中的精度。

在通过数控机床进行加工前，必须使用手动方式把无线测头先放入刀库中，从刀库中换取测头时，应当保证主轴锥孔清洁干净，再把测头换到主轴上，对测头进行校准保证其精度在(0.005mm)以内，且在校准时应确保主轴在回零状态时测头上的柱形探针的摆动是在最大位置。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。