后置式深孔加工在线检测与纠偏装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于深孔加工技术领域，特别涉及一种后置式深孔加工在线检测与纠偏装置。
【背景技术】
[0002]镗削、铰孔、扩孔、珩磨是在原有孔的基础上扩大孔径，可以提高精度，减小表面粗糙度，有一些情况下还可以较好地纠正原来孔轴线的偏斜。
[0003]在深孔加工过程中，刀杆受孔径的限制，直径小，长度大，造成刚性差，强度低。深孔加工时易产生振动、波纹、锥度、倾斜，而影响深孔的直线度，同时难以观察加工部位和刀具切削状况，不容易发现刀杆偏斜，也很难做到及时进行纠偏。目前，尚没有有效的技术与装置可以实时检测及纠正深孔刀具在深孔加工中的位置。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服上述缺点，解决现有深孔加工过程中难以实时检测深孔的直线度和纠正深孔刀具偏斜的问题。本发明适用于工件旋转、刀具进给、深孔加工工程，它利用激光探测原理实时检测深孔刀具位置，并根据需要自动调整深孔刀具位置，使其恢复到初始的正确位置。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案实现:一种后置式深孔加工在线检测与纠偏装置，包括刀杆、深孔刀具以及刀杆支架，，刀杆上固定有深孔刀具，刀杆支架固定于溜板上，溜板放置在机床床身上，刀杆的一端固定于刀杆支架上，其特征在于:在深孔刀具与已加工深孔端面之间的刀杆上沿圆周方向均匀安装有数个铁块，每个铁块内部都放有加热装置，铁块顶部安装有耐磨块，铁块及耐磨块形成的径向轮廓尺寸小于工件已加工孔的直径，当加热装置不发热时，铁块不膨胀，其顶部的耐磨块与工件已加工内孔孔壁不接触，当加热装置发热后，铁块受热膨胀，其顶部的耐磨块与工件已加工内孔孔壁接触，铁块位于已加工孔的一侧。刀杆的另一端端面上安装有角锥棱镜支座，角锥棱镜支座的高度与机床主轴箱的主轴孔高度相当，在角锥棱镜支座上安装有角锥棱镜和角锥棱镜支座盖，对应于角锥棱镜的高度范围内装有激光发射装置和光敏传感器，激光发射装置和光敏传感器安装于外架上，外架固定于机床床身，激光发射装置发出的入射光束由激光导向块定向，经过定向的入射光束平行于刀杆初始轴线，入射光束穿过工件未加工孔，经过角锥棱镜后形成返回光束，返回光束穿过工件未加工孔返回，到达光敏传感器，光敏传感器再将信号传递给计算机。
[0006]上述的后置式深孔加工在线检测与纠偏装置，其特征在于所述的激光导向块为圆柱形，其直径与主轴孔的直径相等，安装于主轴孔内，位于角锥棱镜支座与激光发射装置之间，激光导向块上开有两个过光孔，分别为一号过光孔和二号过光孔，激光发射装置发出的入射光束穿过激光导向块的一号过光孔射入，光束通过角锥棱镜后，以平行于入射前的方向，从二号过光孔射出，返回激光光束与刀杆的轴线平行；在调试激光方向时，采用激光导向块，调试完毕后，将激光导向块保留或撤尚Ο
[0007]上述的后置式深孔加工在线检测与纠偏装置，其特征在于所述的深孔刀具为镗刀或铰刀或钻头或珩磨头。
[0008]上述的后置式深孔加工在线检测与纠偏装置，其特征在于所述的耐磨块为硬质合金。
[0009]上述的后置式深孔加工在线检测与纠偏装置，其特征在于所述的加热装置为电阻加热器或者电磁加热器或者红外线加热器。
[0010]上述的后置式深孔加工在线检测与纠偏装置，其特征在于所述的铁块数量为3个或3个以上。
[0011]依据上文的介绍，本发明相关主要零部件有:激光发射装置、光敏传感器、角锥棱镜支座、角锥棱镜、激光导向块、计算机、深孔刀具、刀杆、铁块、耐磨块、加热装置等。工件一端由夹持器夹紧定位，另一端由中心架支撑，通过机床动力带动其旋转。
[0012]本发明充分利用激光及棱镜的特殊属性工作，在线检测深孔刀具的位置。位于外架上的激光发射装置发射出激光，经过角锥棱镜反射后照射在光敏传感器上，通过光敏传感器上的光斑变化反映深孔刀具或深孔轴线的偏斜程度，由计算机实时显示检测以及纠偏结果。当深孔刀具偏离正确位置时本发明还可纠正深孔刀具的位置，其原理是:当深孔刀具右偏时，位于右侧的加热装置加热，铁块膨胀，铁块顶部的耐磨块与工件已加工内孔孔壁接触，相互作用力使得深孔刀具回到正确的位置；同理，当深孔刀具左偏时，位于左侧的加热装置加热，使深孔刀具回到正确的位置。总之，在本发明中使一个或一个以上的加热装置加热，可实现在不停机的情况下纠正深孔刀具的偏斜。加热温度与所需的纠偏量有关。
[0013]当钻头偏离正确位置时，本发明中光敏传感器上光斑变化，A/D转换器会将变化量转化为数字信号，计算机将接收的数字信号进行处理，根据计算机的输出控制信号驱动电源输出一定的电压，使位于铁块上的加热装置发热，进而使对应的铁块膨胀，铁块顶部的耐磨块因此与工件已加工的内孔接触。本发明首次提出通过铁块的膨胀纠正深孔刀具的位置，使深孔刀具处于正确的位置。
[0014]本发明的有益效果:本发明可保证所加工的深孔有良好的直线度和位置精度。具体效果如下。第一，由于激光发射装置，光敏传感器位于外架上，从而避免了加工过程中产生的高温对激光发射装置和传感器的不良影响。如将激光发射装置或光敏传感器之一置于孔内，受高温的影响，难以达到本发明的检测效果。本发明充分利用了角锥棱镜对激光的平行回射的特性，所以能够取得上述效果。第二，通过观察计算机显示的图像，在线检测深孔刀具的位置变化，及时掌握工件旋转、深孔刀具进给深孔加工的工作状态。深孔刀具位置的变化间接反映了孔的质量，所以，本发明可以作为深孔直线度检具使用。第三，发现深孔刀具偏斜后可及时纠正深孔刀具位置偏差。本发明刀杆圆周方向上安装有含加热装置的铁块，铁块顶端安装有耐磨块，加热装置为电阻加热器或者电磁加热器或者红外线加热器，体积小、位移分辨率高、响应快、输出力大，通过加热装置使得及时调整深孔刀具位置变成可能。尤其值得强调的是，本发明通过热胀冷缩的原理纠正深孔刀具偏斜，只需将电线引向电阻等元件，结构非常紧凑。总之，本发明促进了深孔加工纠偏难题的解决。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构示意图，图2为刀杆端面视图，图3为激光导向图。
[0016]图中:1_计算机，2-激光发射装置，3-光敏传感器，4-主轴箱，5-主轴，6-夹持器，7-角锥棱镜支座盖，8-角锥棱镜，9-角锥棱镜支座，10-紧固螺钉，11-深孔刀具，12-铁块，13-工件，14-刀杆，15-中心架，16-刀杆支架，17-溜板，18-机床床身，19-耐磨块，20-加热装置，21-外架，22-激光导向块，23-