CN105737736B - 一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，属于夹具领域，包括安装角调整装置、定位夹持装置以及转角调整装置；所述安装角调整装置包括相铰接的底板及支撑板，所述转角调整装置包括与所述支撑板转动连接的测量板，所述测量板的转动平面与测量板所处平面重合；所述定位夹持装置设于该测量板上。这种结构的夹具应用在刀具刃口的测量过程中，能够精确灵活地对刀具进行调整，从而测量出更准确的数值。

Description

一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具

技术领域

本发明涉及夹具领域，具体而言，涉及一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具。

背景技术

切削刀具经钝化处理后会形成一定结构形状和尺寸的刃口，对切削性能以及加工表面质量具有重要影响。评价刀具刃口对加工过程的影响，刃口的测量和表征是前提，激光共焦扫描显微镜是刀具刃口非破坏式精密测量的有效工具，具有较好的应用前景。

由于刀具本身前、后角的存在以及刃口钝化参数的差异，使得刃口与前、后刀面的相互位置关系及在前、后刀面的分布具有多样性。采用激光共焦扫描显微镜对刀具刃口进行测量时，必须选择合适的安装角度来装夹刀具，以保证刃口以及两侧的前、后刀面都能被扫描到，提高测量精度和表征可靠性。

激光共聚焦扫描显微镜用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐面快速扫描成像，扫描的激光与荧光收集共用一个物镜，物镜的焦点即扫描激光的聚焦点，也是瞬时成像的物点。***经一次调焦，扫描限制在样品的一个平面内。调焦深度不一样时，就可以获得样品不同深度层次的图像，这些图像信息都储于计算机内，通过计算机分析和模拟，就能显示样品的立体结构。

现有的刀具装夹方式主要是利用角度量块对刀具进行调整定位，例如，专利申请号为CN201410040986.5的中国专利申请公开了一种基于激光扫描共聚焦技术的数控刀具刃口半径测量方法，这种测量方法包括刀具刃口的预处理、刀具的安装、刀具刃口数据的获取、数据的后处理。刀具刃口的预处理是指对刀具刃口进行清洁，去除刃磨后的刀刃残留碎屑，保证测量精度。刀具的安装是指选择合适角度的量块，将刀具正确安装到夹具上，保证刃口处于合适的测量位置。刀具刃口数据的获取包括：利用激光扫描共聚焦显微镜对刀具刃口进行定位并对焦；分层扫描，获取刃部的三维高度图像。数据的后处理包括数据平滑去噪、数据校准和拟合刃口过渡圆弧。根据激光共焦扫描显微镜获取的刃部，完成刀具刃口过段圆弧表征。

该文件记载了该测量方法的效果是：可以在不破坏刀具结构的前提下，有效提高刀刃测量精度。

由其全文可知，这种测量方法在进行测量的过程中并不能对刀具进行很好的装夹定位，不能够在测量过程中很好地进行刀具的调节，不利于获取更多的实验数据。

综上所述，可以看出现有技术中装夹方法的缺点在于对于不同的刀具需要更换不同的角度量块，量块备件多，成本较高。同时由于定位块结构限制，对于被测量刃口和定位块不平行的刀具定位误差较大。并且测量位置变动后需手动调整，不能用于刃口的连续测量，测量效率低。

发明内容

本发明提供了一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，旨在解决现有技术中测量过程中存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，包括安装角调整装置、定位夹持装置以及转角调整装置；所述安装角调整装置包括相铰接的底板及支撑板，所述转角调整装置包括与所述支撑板转动连接的测量板，所述测量板的转动平面与测量板所处平面重合；所述定位夹持装置设于该测量板上，定位夹持装置包括第一驱动装置及夹持机构，该夹持机构包括第一夹持部及第二夹持部，所述第一夹持部及第二夹持部相配合将刀具夹紧。

进一步地，所述转角调整装置还包括第二驱动装置，该第二驱动装置与所述支撑板固定连接，该第二驱动装置的输出轴穿过支撑板并与测量板转动连接；所述测量板平行于所述支撑板，所述支撑板位于测量板与底板之间。

进一步地，所述支撑板的两侧对称设有同轴的螺柱，所述底板及支撑板通过螺栓相连，该螺栓穿过所述底板及支撑板，且该螺栓的端部连接有螺母，所述底板的侧部设有弧形的角度尺，该角度尺的径向方向与所述螺栓的长度方向一致。

进一步地，所述定位夹持装置包括相配合的左夹持臂及右夹持臂，所述第一驱动装置固定于测量板的侧部，该第一驱动装置用于驱动所述左夹持臂和/或右夹持臂运动。

进一步地，所述定位夹持装置包括传动组件，所述第一驱动装置工作能够带动传动组件工作并带动左夹持臂及右夹持臂相靠近或相远离。

进一步地，所述定位夹持装置包括双向螺杆，该双向螺杆与所述第一驱动装置相连，双向螺杆上螺接有左滑移螺母及右滑移螺母，所述左夹持臂及右夹持臂分别与该左滑移螺母及右滑移螺母相连。

进一步地，所述左滑移螺母及左夹持臂上分别设有相啮合的左齿条及左齿轮，所述右滑移螺母及右夹持臂上分别设有相啮合的右齿条及右齿轮。

进一步地，所述左齿轮及右齿轮上均开设有中心孔，所述测量板上设有安装轴，所述左齿轮及右齿轮均通过其中心孔套设于所述安装轴。

进一步地，所述测量板上还设有刀具装夹台，该刀具装夹台包括相连的底座及安装柱；所述测量板的两侧对称设有轴承座，所述双向螺杆通过滚动轴承连接于所述轴承座内。

进一步地，所述测量板上设有限位板，所述左齿条及右齿条位于该限位板及测量板之间；所述限位板靠近测量板的一侧设有缓冲机构，该缓冲机构包括多个间隔设置的缓冲组件，所述缓冲组件包括滑动连接的内套管及外套管，该内套管及外套管之间设有弹簧。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，在使用过程中，将刀具装夹在定位夹持装置上，相对支撑板转动测量板，可以改变测量角度，相对底板转动支撑板，可以改变测量位置。可以看出，这种结构的夹具应用在刀具刃口的测量过程中，能够精确灵活地对刀具进行调整，从而测量出更准确的数值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具中测量板的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具中左滑移螺母的结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具中左夹持臂的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具中支撑板的结构示意图；

图6是本发明实施方式提供的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具中限位板的结构示意图。

图中标记分别为：

1 测量板；

2 刀具；

3 右夹持臂；

4 左夹持臂；

5 双向螺杆；

6 左滑移螺母；

7 右滑移螺母；

8 螺母；

9 滚动轴承；

10 夹持电机支架；

11 夹持电机螺钉；

12 夹持电机；

13 支撑板；

14 螺栓；

15 角度尺；

16 圆头螺钉；

17 转角电机支架；

18 支架螺钉；

19 联轴器；

20 转角电机螺钉；

21 转角电机；

22 底板；

101 刀具装夹台；

102 轴承座；

103 安装轴；

104 转轴；

30 限位板；

31 缓冲组件；

32 内套管；

33 外套管；

34 弹簧；

61 左齿条；

41 左齿轮；

42 中心孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例，请参阅图1-图6。

本实施例提供了一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，用于在测量过程中将刀具2夹紧，可以简称为测量夹具，或者夹具。这种夹具主要包括安装角调整装置、定位夹持装置以及转角调整装置。

安装角调整装置包括相铰接的底板22及支撑板13，相铰接的关系使得底板22及支撑板13之间能够相对转动，使用时底板22放置在支撑平台上，支撑板13相对底板22转动。转角调整装置包括与支撑板13转动连接的测量板1，测量板1的转动平面与测量板1所处平面重合；定位夹持装置设于该测量板1上。定位夹持装置包括第一驱动装置及夹持机构，夹持机构包括第一夹持部及第二夹持部，第一夹持部及第二夹持部相配合将刀具夹紧。

在使用过程中，将刀具2装夹在定位夹持装置上，相对支撑板13转动测量板1，可以改变测量角度，相对底板22转动支撑板13，可以改变测量位置。可以看出，这种结构的夹具应用在刀具刃口的测量过程中，能够精确灵活地对刀具2进行调整，从而测量出更准确的数值。

转角调整装置用于调整刀具2的位置，具体而言，转角调整装置还包括第二驱动装置，该第二驱动装置与支撑板13固定连接，该第二驱动装置的输出轴穿过支撑板13并与测量板1转动连接；测量板1平行于支撑板13，支撑板13位于测量板1与底板22之间。如图1所示，在一些具体的实施例中第二驱动装置为转角电机21，转角电机21连接在支撑板13的下方，其输出轴穿过支撑板13与测量板1相连，转角电机21在工作过程中带动测量板1转动，使得测量板1相对支撑板13转动。具体地，在支撑板13底部设置有转角电机支架17，转角电机21通过支架螺钉18及转角电机螺钉20固定在转角电机支架17上。在转角电机21的输出轴上连接了联轴器19，用来连接测量板1。在测量板1底部设置了转轴104，转轴104用来连接转角电机21的输出轴。

安装角调整装置中支撑板13相对底板22转动，其具体实现方式可以有多种，例如：底板22及支撑板13通过螺栓14相连，该螺栓14穿过底板22及支撑板13，且该螺栓14的端部连接有螺母8，底板22的侧部设有弧形的角度尺15，该角度尺15的径向方向与螺栓14的长度方向一致。如图5所示，这种结构的底板22及支撑板13，长条形的螺栓14穿过支撑板13上设置的安装孔，将底板22及支撑板13连接起来，再通过螺栓14进行固定，可以使底板22及支撑板13保持固定的角度，松开螺母8后可以对支撑板13的角度进行调整。底板22侧部设置的角度尺15方便工作人员在调整角度时观测支撑板13的角度，可以测量出更准确的数值。角度尺15具体是通过圆头螺钉16固定在底板22上。

具体而言，定位夹持装置包括相配合的左夹持臂4及右夹持臂3，第一驱动装置固定于测量板1的侧部，该第一驱动装置用于驱动左夹持臂4和/或右夹持臂3运动。左夹持臂4及右夹持臂3相互配合，能从左右两侧对刀具2进行装夹，起到夹紧的目的。第一驱动装置用于驱动，具体可以是电机或者其他，在一些具体的实施例中，第一驱动装置采用夹持电机12实现。左夹持臂4或右夹持臂3单独运动可以实现夹持的目的，左夹持臂4及右夹持臂3同时运动也可以实现夹持的目的。在支撑板13的侧部设有夹持电机支架10，用来安装夹持电机12，夹持电机12通过夹持电机螺钉11安装在夹持电机支架10上。左夹持臂4及右夹持臂3构成了上述的第一夹持部及第二夹持部。

第一驱动装置用于驱动左夹持臂4及右夹持臂3，具体地，定位夹持装置包括传动组件，第一驱动装置工作能够带动传动组件工作并带动左夹持臂4及右夹持臂3相靠近或相远离。通过传动组件能够带动左夹持臂4及右夹持臂3运动，在这种结构的定位夹持装置中，左夹持臂4及右夹持臂3同步动作，从两侧对刀具2进行装夹，将刀具2稳定地装夹在测量板1上。

在一些具体的实施例中，定位夹持装置具体是这样设计的：定位夹持装置包括双向螺杆5，该双向螺杆5与第一驱动装置相连，双向螺杆5上螺接有左滑移螺母6及右滑移螺母7，左夹持臂4及右夹持臂3分别与该左滑移螺母6及右滑移螺母7相连。双向螺杆5即两端设有旋向不同螺纹段的螺杆，在该双向螺杆5上螺接了左滑移螺母6及右滑移螺母7，双向螺杆5在转动过程中可以带动左滑移螺母6及右滑移螺母7相向或相背运动。进而带动左夹持臂4或右夹持臂3夹紧或放松。

更具体地，左滑移螺母6及左夹持臂4上分别设有相啮合的左齿条61及左齿轮41，右滑移螺母7及右夹持臂3上分别设有相啮合的右齿条及右齿轮。如图1、图3及图4所示，这种结构的各部件，相互之间连接较为紧密，第一驱动装置或者双向螺杆5的每一个动作均能够精确地带动左夹持臂4或右夹持臂3运动，具有传动精准、力矩较大、传递稳定的特性。

左夹持臂4或右夹持臂3均设置在测量板1上，具体可以通过这样的方式来进行安装：左齿轮41及右齿轮上均开设有中心孔42，测量板1上设有安装轴103，左齿轮41及右齿轮均通过其中心孔42套设于安装轴103。安装轴103及中心孔42的限定方式，使左夹持臂4或右夹持臂3在工作过程中绕着安装轴103转动，使其运行稳定，夹持刀具2更稳定。

为更好地装夹刀具2，测量板1上还设有刀具装夹台101，该刀具装夹台101包括相连的底座及安装柱；测量板1的两侧对称设有轴承座102，双向螺杆5通过滚动轴承9连接于轴承座102内。刀具2安装在刀具装夹台101上，再通过左夹持臂4或右夹持臂3从两侧进行固定，可以起到很好地固定效果。

如图1所示，左滑移螺母6及右滑移螺母7螺接在双向螺杆5上，在双向螺杆5转动的过程中对左滑移螺母6及右滑移螺母7有周向的作用力(即有能够带动左滑移螺母6及右滑移螺母7转动的趋势)，左滑移螺母6及右滑移螺母7与左夹持臂4或右夹持臂3之间的啮合关系使得该作用力能够被大幅抵消。为更好地防止左滑移螺母6及右滑移螺母7转动，在一些具体的实施例中又进行了这样的设计：测量板1上设有限位板30，左齿条61及右齿条位于该限位板30及测量板1之间；限位板30靠近测量板1的一侧设有缓冲机构，该缓冲机构包括多个间隔设置的缓冲组件31，缓冲组件31包括滑动连接的内套管32及外套管33，该内套管32及外套管33之间设有弹簧34。

如图6所示(图1中为清楚显示各部件而未示出限位板30)，限位板30将左齿条61及右齿条限制于限位板30及测量板1之间，防止了左滑移螺母6及右滑移螺母7的转动。在其底部设置的缓冲组件31，使限位板30与左齿条61及右齿条之间的作用力较为缓和而不是刚性作用力，使限位板30不会影响到左滑移螺母6及右滑移螺母7相对双向螺杆5转动。在这种缓冲机构中，包括了多个间隔设置的缓冲组件31，在缓冲组件31中，内套管32及外套管33滑动连接并设置有弹簧34，弹簧34处于压缩状态，使外套管33在工作过程中处于活动状态，可以根据左齿条61及右齿条的工作状态进行调整，使各部件能够顺利地运行。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，其特征在于，包括安装角调整装置、定位夹持装置以及转角调整装置；所述安装角调整装置包括相铰接的底板及支撑板，所述转角调整装置包括与所述支撑板转动连接的测量板，所述测量板的转动平面与测量板所处平面重合；所述定位夹持装置设于该测量板上，定位夹持装置包括第一驱动装置及夹持机构，该夹持机构包括第一夹持部及第二夹持部，所述第一夹持部及第二夹持部相配合将刀具夹紧；

所述转角调整装置还包括第二驱动装置，该第二驱动装置与所述支撑板固定连接，该第二驱动装置的输出轴穿过支撑板并与测量板转动连接；所述测量板平行于所述支撑板，所述支撑板位于测量板与底板之间；

所述定位夹持装置包括相配合的左夹持臂及右夹持臂，所述第一驱动装置固定于测量板的侧部，该第一驱动装置用于驱动所述左夹持臂和/或右夹持臂运动；

所述定位夹持装置包括传动组件，所述第一驱动装置工作能够带动传动组件工作并带动左夹持臂及右夹持臂相靠近或相远离；

所述定位夹持装置包括双向螺杆，该双向螺杆与所述第一驱动装置相连，双向螺杆上螺接有左滑移螺母及右滑移螺母，所述左夹持臂与所述左滑移螺母相连，所述右夹持臂与所述右滑移螺母相连；

所述左滑移螺母上设有左齿条，所述左夹持臂上设有与所述左齿条相啮合的左齿轮，所述右滑移螺母上设有右齿条，所述右夹持臂上设有与所述右齿条相啮合的右齿轮；

所述左齿轮及右齿轮上均开设有中心孔，所述测量板上设有安装轴，所述左齿轮及右齿轮均通过其中心孔套设于所述安装轴；

所述测量板上还设有刀具装夹台，该刀具装夹台包括相连的底座及安装柱；所述测量板的两侧对称设有轴承座，所述双向螺杆通过滚动轴承连接于所述轴承座内。

2.根据权利要求1所述的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，其特征在于，所述底板及支撑板通过螺栓相连，该螺栓穿过所述底板及支撑板，且该螺栓的端部连接有螺母，所述底板的侧部设有弧形的角度尺，该角度尺的径向方向与所述螺栓的长度方向一致。

3.根据权利要求1所述的适用于激光共焦扫描显微镜检测刀具刃口的夹具，其特征在于，所述测量板上设有限位板，所述左齿条及右齿条位于该限位板及测量板之间；所述限位板靠近测量板的一侧设有缓冲机构，该缓冲机构包括多个间隔设置的缓冲组件，所述缓冲组件包括滑动连接的内套管及外套管，该内套管及外套管之间设有弹簧。