阅读说明：本技术 一种镗孔加工自动调刀机构及孔径在线检测系统 (Automatic tool adjusting mechanism for boring processing and aperture online detection system ) 是由 刘春� 詹有河 赵庆华 罗云 刘刚 余立强 贾朝定 崔潇 唐姝妮 张昊龙 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种镗孔加工自动调刀机构及孔径在线检测系统,涉及数控加工技术领域。本申请的自动调刀机构通过设置伺服电机的控制参数,可以实现镗刀杆与刀柄偏心距的精确调节,即实现镗孔加工切削量的精确自动调刀；本申请还在自动调刀机构上安装工业相机,对加工后的镗孔的孔径进行图像采集,并用现有的图像分析软件分析出加工的孔径的大小,实现孔径的在线检测。大幅降低操作人员镗孔调刀和孔径测量工作量,提高镗孔加工效率,降低调刀和测量出错风险。(The application discloses automatic tool setting mechanism for boring processing and an aperture online detection system, and relates to the technical field of numerical control processing. According to the automatic cutter adjusting mechanism, the eccentric distance between the boring cutter bar and the cutter handle can be accurately adjusted by setting the control parameters of the servo motor, namely, the accurate automatic cutter adjustment of the boring machining cutting amount is realized; the industrial camera is further installed on the automatic cutter adjusting mechanism, the aperture of the machined boring hole is subjected to image acquisition, the size of the machined aperture is analyzed by using the existing image analysis software, and the aperture is detected on line. The boring cutter adjusting and aperture measuring workload of operators is greatly reduced, the boring machining efficiency is improved, and the risk of cutter adjusting and measuring errors is reduced.)

一种镗孔加工自动调刀机构及孔径在线检测系统

技术领域

本申请涉及数控加工技术领域，更具体地说涉及一种镗孔加工自动调刀机构及孔径在线检测系统。

背景技术

目前，镗孔加工调刀方式一般采用手工调刀方式，镗孔加工前操作人员使用专用扳手转动镗刀上设置的码盘来实现镗刀切削量的调节，切削量由根据码盘刻度变动差值来确定。手工调刀方式存在较多不足：调刀时操作人员作业姿态较差，调刀工作量较大，长期容易产生疲劳；切削量依靠操作人员目测识别码盘刻度并手动调节确定，调刀精度较低，导致镗孔孔径加工精度难以保证，一旦读数错误，就会造成孔径精度超差甚至造成加工工件的报废。

且在镗孔加工完成后，操作人员手工测量加工孔径。上述方式存在较多不足：调刀时操作人员作业姿态较差，调刀工作量较大，长期容易产生疲劳；切削量依靠操作人员目测识别码盘刻度并手动调节确定，调刀精度较低，调刀出错风险高；加工完成后操作人员采用内径千分尺手工测量孔径，测量前需将机床退开预留手工测量空间，测量后需将机床复位，测量效率低，影响加工效率。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种镗孔加工自动调刀机构，本申请的发明目的在于解决现有手动调刀方式工作量大且调刀精度较低的问题，本申请的自动调刀机构能够实现自动调刀且能保证孔径加工精度的镗孔加工自动调刀机构。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：

一种镗孔加工自动调刀机构，包括刀柄和壳体，其特征在于：还包括旋转体、轴承、固定支座、伺服电机、一级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构、丝杆、螺母、连杆、滑板、刀座和镗刀杆；壳体与旋转体通过轴承连接，旋转体与刀柄固定连接，壳体外部通过螺钉固定安装固定支座和伺服电机，一级齿轮传动机构安装在壳体内部，一级齿轮传动机构与伺服电机的主轴传动连接，二级齿轮传动机构、丝杆和螺母设置在旋转体内部，二级齿轮传动机构与一级齿轮传动机构传动连接，二级齿轮传动机构与丝杆同轴固定连接，丝杆和螺母组成丝杆副，螺母与滑板通过连杆构成固定连接，刀座固定安装在滑板上，镗刀杆固定安装在刀座上。

所述的伺服电机通过一级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构驱动丝杆旋转，丝杆旋转带动螺母横向螺纹运动，滑板通过连杆随螺母横向滑移，从而带动刀座上的镗刀杆横向滑移，实现镗刀杆相对于刀柄中心线偏移距离的精确调整。

所述一级齿轮传动机构为齿盘结构，齿盘安装壳体内，并在伺服电机的带动下在壳体内转动。

所述二级齿轮传动机构为伞齿轮，伞齿轮安装在丝杆上，在伞齿轮绕丝杆轴向顺时针或逆时针转动时，伞齿轮带动丝杆转动，在伞齿轮绕丝杆轴向逆时针或顺时针转动时，伞齿轮相对丝杆转动；所述伞齿轮与齿盘啮合。

所述一级齿轮传动机构与二级齿轮传动机构构成差动传动。

本申请还提供了一种一种镗孔加工自动调刀机构孔径在线检测系统，本申请的目的是克服现有镗孔加工中手工调刀和手工测量孔径方式操作人员工作量大、调刀精度低、出错风险高、加工效率低的缺陷，提供一种镗孔加工自动调刀机构孔径在线检测系统。

一种镗孔加工自动调刀机构孔径在线检测系统，其特征在于：包括自动调刀机构、工业相机、安装支座、控制柜、总控制器、调刀控制器、图像控制器、图像显示器和输入设备；自动调刀机构包括刀柄、壳体、旋转体、轴承、固定支座、伺服电机、一级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构、丝杆、螺母、连杆、滑板、刀座和镗刀杆；壳体与旋转体通过轴承连接，旋转体与刀柄固定连接，壳体外部通过螺钉固定安装固定支座和伺服电机，一级齿轮传动机构安装在壳体内部，一级齿轮传动机构与伺服电机的主轴传动连接，二级齿轮传动机构、丝杆和螺母设置在旋转体内部，二级齿轮传动机构与一级齿轮传动机构传动连接，二级齿轮传动与丝杆同轴固定连接，丝杆和螺母组成丝杆副，螺母与滑板通过连杆构成固定连接，刀座固定安装在滑板上，镗刀杆固定安装在刀座上；

自动调刀机构通过刀柄与机床主轴配合连接，伺服电机通过固定支座与机床主轴固定端面连接，安装支座通过螺栓与固定支座固定连接，工业相机固定安装在安装支座上；所述控制柜通过螺栓安装在机床立柱侧壁上，总控制器、调刀控制器和图像控制器安装在控制柜内部，图像显示器安装在控制柜外表面；总控制器分别与调刀控制器、图像控制器通过线缆连接，调刀控制器与伺服电机通过线缆连接，图像控制器与工业相机通过线缆连接，图像显示器与图像控制器通过线缆连接，输入设备与总控制器通过线缆连接。

所述总控制器为PLC，所述调刀控制器为伺服控制器，所述图像控制器为图形处理PLC。

本申请孔径在线检测系统的工作原理如下：

镗孔加工前，所述的输入设备输入调刀量，通过总控制器、调刀控制器、伺服电机控制自动调刀机构实现镗孔镗刀杆相对于刀柄中心线偏移距离的自动精确调整；镗孔加工完成后，通过机床自带程序实现机床从加工原点偏移固定位置，使工业相机正对已加工孔中心位置，控制手柄通过总控制器、图像控制器控制工业相机对孔径进行照相测量，图像信号传递至图像控制器进行计算分析，孔径测量结果由图像显示器实时显示。

与现有技术相比，本申请所带来的有益的技术效果表现在：

1、通过设置伺服电机控制参数，可以实现镗刀杆与刀柄偏心距的精确调节，即实现镗孔加工切削量的精确自动调刀；与手工调刀方式相比，调刀精度大幅提升，使镗孔加工孔径精度得到了有效保证，同时实现了自动调刀，减少工人调刀工作量，提升调刀效率。

2、加工前镗孔切削量调刀和加工后孔径测量，均可通过输入设备一键式完成，大幅降低操作人员镗孔调刀和孔径测量工作量，提高镗孔加工效率，降低调刀和测量出错风险。

附图说明

图1为本申请自动调刀机构内部结构图；

图2为本申请自动调刀机构整体轴侧图；

图3为自动调刀机构孔径在线检测系统总体安装图；

图4为自动调刀机构及工业相机安装图；

图5为自动调刀机构孔径在线检测系统连接示意图；

附图标记：10、自动调刀机构，101、壳体，102、刀柄，103、旋转体，104、轴承，105、固定支座，106、伺服电机，107、一级齿轮传动机构，108、二级齿轮传动机构，109、丝杆，110、螺母，111、连杆，112、滑板，113、刀座，114、镗刀杆；20、工业相机，30、安装支座，40、控制柜，50、总控制器，60、调刀控制器，70、图像控制器，80、图像显示器，90、输入设备，100、机床。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本申请的技术方案作出进一步详细地阐述。

实施例1

作为本申请一较佳实施例，参照说明书附图1和2，本实施例公开了：

一种镗孔加工自动调刀机构包括壳体101、刀柄102、旋转体103、轴承104、固定支座105、伺服电机106、一级齿轮传动机构107、二级齿轮传动机构108、丝杆109、螺母110、连杆111、滑板112、刀座113、镗刀杆114。

本实施例用于数控机床镗孔加工，使用时刀柄102与机床主轴配合连接，固定支座105安装在机床主轴固定端面，旋转体103通过刀柄102与机床主轴配合连接，壳体101、伺服电机106通过支座105与机床主轴固定端面固定连接，机床主轴旋转时，旋转体103同步旋转，壳体101和伺服电机106固定不动。镗孔加工前，通过参数控制实现伺服电机106的定量转动，伺服电机106通过一级齿轮传动机构107、二级齿轮传动机构108驱动丝杆109旋转，丝杆109旋转带动螺母110横向螺纹运动，滑板112通过连杆111随螺母110横向滑移，从而带动刀座113上的镗刀杆114横向滑移，实现镗刀杆114相对于刀柄102中心线偏移距离的定量精确调整，进而实现镗孔加工切削量的精确自动调节。

实施例2

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1和2，本实施例公开了：

一种镗孔加工自动调刀机构，包括刀柄102和壳体101，还包括旋转体103、轴承104、固定支座105、伺服电机106、一级齿轮传动机构107、二级齿轮传动机构108、丝杆109、螺母110、连杆111、滑板112、刀座113和镗刀杆114；壳体101与旋转体103通过轴承104连接，旋转体103与刀柄102固定连接，壳体101外部通过螺钉固定安装固定支座105和伺服电机106，一级齿轮传动机构107安装在壳体101内部，一级齿轮传动机构107与伺服电机106的主轴传动连接，二级齿轮传动机构108、丝杆109和螺母110设置在旋转体103内部，二级齿轮传动机构108与一级齿轮传动机构107传动连接，二级齿轮传动机构108与丝杆109同轴固定连接，丝杆109和螺母110组成丝杆副，螺母110与滑板112通过连杆111构成固定连接，刀座113固定安装在滑板112上，镗刀杆114固定安装在刀座113上。

所述的伺服电机106通过一级齿轮传动机构107、二级齿轮传动机构108驱动丝杆109旋转，丝杆109旋转带动螺母110横向螺纹运动，滑板112通过连杆111随螺母110横向滑移，从而带动刀座113上的镗刀杆114横向滑移，实现镗刀杆相对于刀柄中心线偏移距离的精确调整。

所述一级齿轮传动机构为齿盘结构，齿盘安装壳体内，并在伺服电机的带动下在壳体内转动。所述二级齿轮传动机构为伞齿轮，伞齿轮安装在丝杆上，在伞齿轮绕丝杆轴向顺时针或逆时针转动时，伞齿轮带动丝杆转动，在伞齿轮绕丝杆轴向逆时针或顺时针转动时，伞齿轮相对丝杆转动；所述伞齿轮与齿盘啮合。

或者所述一级齿轮传动机构与二级齿轮传动机构构成差动传动。

实施例3

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1-5，本实施例公开了：

一种镗孔加工自动调刀机构孔径在线检测系统，是由自动调刀机构10、工业相机20、安装支座30、控制柜40、总控制器50、调刀控制器60、图像控制器70、图像显示器80、输入设备90组成，其中自动调刀机构10上设置有刀柄102、伺服电机106、固定支座105。

本实施例用于数控机床镗孔加工。

首先进行镗孔加工准备，将自动调刀机构10通过刀柄102安装在机床100主轴上，将固定支座105与机床100主轴固定端面固连，将工业相机20通过安装支座30安装在固定支座105上，将控制柜40通过螺栓安装在机床100立柱侧壁上。

镗孔加工前，操作人员通过输入设备90，所述输入设备可以是键盘、也可以是控制手柄，输入调刀量，调刀命令信号通过总控制器50、调刀控制器60、伺服电机106控制自动调刀机构10实现镗刀杆相对于刀柄中心线偏移距离的自动精确调整；镗孔加工完成后，通过NC程序实现机床100从加工原点偏移固定位置，使工业相机20正对已加工孔中心位置，通过输入设备90输入测量命令，通过总控制器50、图像控制器70控制工业相机20对孔径进行照相测量，图像信号传递至图像控制器70进行计算分析，孔径测量结果由图像显示器80实时显示，完成镗孔自动调刀和孔径在线测量。操作人员根据孔径测量结果确定下一刀镗孔加工调刀量，进入下一次镗孔自动调刀和孔径在线测量循环过程。

实施例4

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1-5，本实施例公开了：

一种镗孔自动调刀及孔径在线检测系统包括自动调刀机构10、工业相机20、安装支座30、控制柜40、总控制器50、调刀控制器60、图像控制器70、图像显示器80、控制手柄90，其中自动调刀机构10上设置有刀柄102、伺服电机106、固定支座105，其特征是自动调刀机构10通过刀柄102与机床100主轴配合连接，伺服电机106通过固定支座105与机床100主轴固定端面固连，安装支座30通过螺栓与固定支座105固连，工业相机20通过螺栓与安装支座30固连，控制柜40通过螺栓安装安装在机床100立柱侧壁上，总控制器50、调刀控制器60和图像控制器70安装在控制柜40内部，图像显示器80安装在控制柜40外表面，总控制器50分别与调刀控制器60、图像控制器70通过线缆连接，调刀控制器60与伺服电机106通过线缆连接，图像控制器70与工业相机20通过线缆连接，图像显示器80与图像控制器70通过线缆连接，输入设备90（控制手柄）与总控制器50通过线缆连接。所述总控制器为PLC，所述调刀控制器为伺服控制器，所述图像控制器为图形处理PLC。

镗孔加工前，所述的输入设备90输入调刀量，通过总控制器50、调刀控制器60、伺服电机106控制自动调刀机构10实现镗孔切削量的自动调整；镗孔加工完成后，通过NC程序实现机床100从加工原点偏移固定位置，使工业相机20正对已加工孔中心位置，输入设备90通过总控制器50、图像控制器70控制工业相机20对孔径进行照相测量，图像信号传递至图像控制器70进行计算分析，孔径测量结果由图像显示器80实时显示。