CN109070296B - 用于使刀具在加工设备上对中的附件、对中方法和包括这种附件的辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使刀具(O)或刀具保持器主轴关于加工设备的旋转引导衬套的旋转轴线X‑X'对中的附件(1)，其特征在于，该附件包括具有纵向轴线F‑F'的直的本体(11)，所述本体在第一端部(111)处包括用于使所述轴线F‑F'与旋转引导衬套的轴线X‑X'对准的对准构件(113)，并且在第二端部(112)处包括头部(12)，所述头部围绕所述轴线F‑F'旋转地安装并且包括能够接纳定位工具(S)的定位构件(121)，所述定位工具具体是测量探针。本发明还涉及使用这种附件的对中方法和包括这种附件的对中装置。

Description

用于使刀具在加工设备上对中的附件、对中方法和包括这种 附件的辅助装置

技术领域

本发明涉及对由金属和/或合成材料制成的零件进行加工的技术领域。更具体地说，本发明涉及用于使刀具在具有旋转引导衬套的加工设备(例如计算机数控车床)上对中的附件、配备有这种附件的刀具对中装置和相关联的对中方法。

背景技术

在诸如钟表领域、电子领域甚至是医疗领域的高精度工业的加工零件领域中，要努力加工极小的零件，该零件的功能与尺寸精度以及因此与加工精度密切相关。该加工精度特别地或甚至基本上取决于加工设备的定位，特别是它们相对于用于加工操作的加工设备的旋转引导衬套的旋转轴线的对中。

加工设备关于旋转引导衬套的轴线的对中使得可以尽可能精确地限定参考位置，从该参考位置相对于待加工的零件计算刀具的运动。加工刀具相对于支撑它们的旋转引导衬套的旋转轴线的任何偏移都可能在加工的零件上产生缺陷，即使只有百分之一毫米，但是这些缺陷不符合针对这些零件所要求的质量和精度，从而造成废品和制造商的经济损失。

此外，刀具(特别是诸如刀头)的偏心导致在所述刀具内产生显著的机械应力，这经常导致过早破坏，以及更换所述刀具和制造商的生产计划会具有相应的成本并且是不便的。

在现有技术中已经提出了各种对中方法和相关装置，以便减少或消除如前所述的加工设备的旋转引导衬套上的刀具对中缺陷和相关后果。

申请人在申请WO2013/007316A1中特别提出了一种对中方法和的相关装置。

关于刀具在加工设备上的对中精度，所述方法和对中装置是完全令人满意的。然而，该方法的实施特别是对于测量探针相对于待对中的刀具在旋转引导衬套上的定位操作而言需要操作者具有一定经验和手动精确度，这使得将方法的使用留给了事先经过设备的使用及其实施的培训的有限数量的操作者。

发明内容

本发明旨在提供一种用于执行现有技术中已知的对中方法的简化方案。

为此，根据第一目的，本发明涉及一种用于使刀具或刀具保持器主轴在加工设备的围绕固定轴线X-X'的旋转引导衬套中对中的附件，其特征在于，该附件包括：具有纵向轴线F-F'的直的本体，该本体在第一端部处包括用于使所述轴线F-F'与旋转引导衬套的轴线X-X'对准的对准构件，并且在第二端部处包括头部，该头部围绕轴线F-F'旋转地安装并且包括能够接纳定位工具的定位构件，该定位工具具体是测量探针。

该对中附件具有的优点在于，极大地方便了定位工具(例如测量探针)相对于加工设备的旋转引导衬套的旋转轴线X-X'在加工设备上的定位，该加工设备关于该旋转轴线X-X'必须对中，然后，在相对于加工设备的不同测量和/或调节位置，非常精确地定位探针，而不相对于所述轴线偏移。

在一个实施例中，头部包括在本体的轴线F-F'上的对准轴杆，所述轴杆与定位构件固定在一起并且能够***到具有互补尺寸的盲孔中，该盲孔沿着轴线F-F'形成于本体的第二端部处。

在一个实施例中，本体的头部和第二端部包括可逆连接器件，使得头部能够从本体的所述第二端部移除。

在一个实施例中，可逆连接器件包括至少一个可变形的键和至少一个用于***所述键的凹部，所述可变形的键和所述凹部分别布置在本体的头部和第二端部上，反之亦然。

在一个实施例中，头部包括在对准轴杆和支撑构件之间的中间圆柱形肩部，所述肩部具有的外直径大于轴杆的外直径，并且本体包括在本体的第二端部与孔的开口端与之间的中间锪孔，所述锪孔在所述头部安装在所述本体的第二端部时使得所述肩部至少部分地穿入所述锪孔。

在一个实施例中，可逆连接器件布置在肩部的圆柱形外表面和锪孔的圆柱形内表面中。

在一个实施例中，可逆连接器件包括至少一个球形键和至少一个用于***所述键的凹部，该球形键垂直于头部的轴杆和肩部的共用回转轴线而变形，并且该凹部形成于所述锪孔的圆柱形内表面中，反之亦然。

在一个实施例中，球形键包括球，该球悬置地安装在处于冲孔中的弹簧上，该冲孔垂直于头部的轴杆和肩部的共用轴线，所述冲孔的与肩部的圆柱形外表面对齐的露出端部的外直径被减小，以允许球在所述肩部的表面部分地突出。

在一个实施例中，本发明的附件包括多个可变形的键和用于每个键的多个对应的凹部，该可变形的键以规则的角度布置分布在肩部的表面上，所述凹部形成于本体的锪孔的圆柱形内表面中。

在一个实施例中，至少一个凹部由位于本体的锪孔的圆柱形内表面中的具有轴线F-F'的环形凹槽形成。

在一个实施例中，定位构件包括抵靠本体的第二端部的止挡板和用于一个所述定位工具的填隙壳体(logement de calage)。

在一个实施例中，填隙壳体形成于指状物中，该指状物固定到止挡板并垂直于止挡板延伸。

在一个实施例中，根据本发明的对中附件进一步包括用于调节头部围绕轴线F-F'关于本体的角位置的装置，特别是至少一个刻度尺和滑块，该至少一个刻度尺和滑块分别在本体和头部上彼此相对地形成，反之亦然。

本发明的第二目的还涉及一种使用如前所述的对中附件将刀具或刀具保持器主轴关于加工设备的旋转引导衬套的旋转轴线X-X'对中的方法。该方法包括：

-a)将特别用于测量距离的测量探针紧固在用于对对中附件的头部进行定位的构件中，

-b)将附件的本体***到刀具保持器主轴中，

-c)移动刀具保持器主轴，使测量探针与旋转引导衬套上的基准部相对，

-d)移动附件的头部以将测量探针放置在彼此等距的n个连续测量位置中，n是大于1的整数，并且在每个位置执行探针和基准部之间的距离测量，

-e)基于在n次测量期间获得的值确定沿3个正交轴线相对于轴线X-X'的必要运动，使得附件的本体的轴线F-F'与轴线X-X'对准，

-f)根据步骤e)中确定的运动来调节刀具保持器相对于轴线X-X'的位置。

有利地，在实施根据本发明的方法期间，探针连接到电子测量和控制装置，如果适用的话，探针能够连接到加工设备的电子控制***，以便在每次测量后自动地控制刀具的定位调节。

根据第三目的，本发明还涉及一种用于辅助将刀具对中在加工设备的旋转引导衬套上的装置，该装置包括如前所述的根据本发明的对中附件、能够定位在刀具的头部的定位构件上的测量探针、和电子测量装置，该电子测量装置与测量探针配合以处理由所述测量探针测得的值。

附图说明

通过阅读作为非限制性示例提供的并参考附图进行的以下描述，本发明的其他特征将更清楚地显现，在附图中：

-图1是以透视图示出了根据本发明的对中附件的示例实施例的示意图；

-图2A和图2B分别以俯视图和纵向剖视图示出了根据图1的发明的对中附件；

-图3A示出了图2B的根据本发明的附件的头部和本体之间的连接部的放大图；

-图3B示出了图3A的放大图，其提供了对中附件的头部的球形键在形成于所述附件的本体中的凹槽中的配合以提供头部在本体上的联接的详细视图；

-图4A是根据本发明的对中附件的本体的纵向剖视图，图4B是图4A的关于头部的孔在本体上的联接的放大图；

-图5A是根据本发明的对中附件的头部的侧视剖视图；图5B是该头部的沿中间水平面剖开的纵向剖视图，图5C是沿垂直于图5B的切割平面的垂直平面的剖开的根据本发明的附件的头部的肩部124的剖视图；

-图6示意性地示出了根据本发明方法的发明附件的实施方式。

具体实施方式

下面将更具体地描述本发明，本发明涉及由加工设备的刀具保持器主轴承载的冲孔刀具、端部刀具、钻头主轴或双面钻头主轴(broches de

)在所述加工设备(例如数控车床)的旋转引导衬套的旋转轴线上的对中。为了简化表示，将在说明书的继续部分中参考应被广泛理解的刀具，即特别是包括上述示例的刀具。

有利地，在一个优选的示例实施例中，本发明提出了如图1、图2A和图2B所示的对中附件1。

对中附件1包括沿纵向轴线F-F'伸长的本体11，该本体用于***到加工附件的刀具保持器孔中，代替***到人们希望相对于加工设备的旋转引导衬套的旋转轴线对中的刀具或刀具夹持器主轴中。

本体11由具有纵向轴线F-F'的金属圆柱体构成，在该金属圆柱体的表面上形成有平坦部，该平坦部在本体11的第一端部111和第二端部112之间在圆柱体的整个长度上延伸。如图4A和图4B所示，在本体11的第二端部112处沿着本体11的轴线F-F'形成直径为dc1的盲孔114，所述孔114的露出孔口由直径为dc2的锪孔116构成，其中dc2大于dc1。

参照图1至图3A，头部12可旋转地安装在本体11的第二端部112处，以便能够围绕本体的纵向轴线F-F'自由地枢转。特别是如图3A、图5A和图5B所示，该头部12包括用于对准和***本体11的孔114中的轴杆122和能够接纳定位工具的定位构件121，该定位工具具体是测量探针S。轴杆122的外直径dt1大致等于孔的直径dc1，使得在将轴杆122***到孔114中之后在本体11和头部12之间没有间隙。实质上在定位构件121和轴杆122之间形成有肩部124，使得在将头部12***本体11期间所述肩部124完全穿透锪孔116，所述肩部的直径dt2大致等于锪孔116的直径dc2，如图3A中详细示出的，所述头部在定位构件121的板128上邻接抵靠本体11的端部112。

在图中所示的示例中，定位构件121采用垂直于头部12的邻接板128延伸的指状物130的形式。指状物130有利地包括以头部12的纵向轴线R-R'为中心的空腔或壳体129。该空腔129的形状优选地适于将测量工具定位并稳定地楔入该空腔中，该测量工具为例如测量探针S，特别是由感应检测器构成的用于测量距离的探针S。该测量探针S优选地与如WO2013/007316A1中描述的测量装置相关联，以便使刀具与加工设备旋转引导衬套相对地对中，如下文所述。

在图中所示的示例中，测量探针S采用大致平行六面体的总形状，并且空腔采用相应的矩形截面。然而，应当理解，探针S和空腔129可以具有任何其他形状，仅需要探针和空腔的相互形状的匹配或适配以保证探针S稳定地保持在空腔129中。

此外，如果需要，定位构件121还可以采用除了如图中所示的指状物130之外的结构，特别是例如弹性钳口结构，探针S可以被楔入和保持在该弹性钳口结构之间。

此外，如图1至图3A中特别可见的，用于使探针S的连接缆线穿过的槽131可以布置在板128中，以便不妨碍利用所述探针获取测量值。有利地，用于阻挡槽131中的探针缆线的带132可以使用任何适当的器件固定在板128上。

根据本发明，头部12和本体11包括可逆连接装置115、123，使得头部12可从本体11的第二端部112移除。在图2B至图5C所示的一个优选实施例中，所述可逆连接装置包括至少一个可变形的键123和至少一个凹部115，该键布置在头部12的肩部124中，该凹部处于本体的第二端部112，特别是处于锪孔116的圆柱形内壁中。

优选地，头部12包括多个可变形的键123和用于每个键的多个对应的凹部115，该多个可变形的键以规则的角度布置(图5A至图5C)分布在表面上和肩部124中，并且该多个对应的凹部形成于本体的锪孔的圆柱形内表面中。

为了简化实施例，为了形成与头部的键123的联接可以构成在锪孔116的圆柱形内壁中的凹部的环形凹槽115由在锪孔116的圆柱形内壁中的具有轴线F-F’的环形凹槽形成。

在图中所示的优选实施例中，特别是在图3B中，每个键123由球形键125构成，球形键125悬置在处于冲孔127中的弹簧126上，该冲孔垂直于头部12的轴杆122和肩部124的共用旋转轴线R-R'。有利地，例如通过为弹性挡圈型的弹性环或更简单地通过环形止挡件来减小与肩部124的圆柱形外表面对齐的冲孔127的露出端的外直径，以允许球125在所述肩部124的表面上部分地突出。

最后，在一个有利的实施例中，根据本发明的对中附件1可包括用于调节头部12围绕本体11的纵向轴线F-F'关于本体11的角位置的器件，该器件例如由至少一个刻度尺和一滑块或第二刻度尺构成，该至少一个刻度尺和一滑块或第二刻度尺分别在本体11和头部12上彼此相对地形成，反之亦然。

在实施用于刀具对中操作的附件1期间，为了简化头部12的规则的旋转位置的获取，这种用于调节角位置的器件可以证明是特别有用的，以根据类似于在WO2013/007316A1中描述并在下面描述的方法获取用于对中计算所需要的测量值。

现在将参照图6描述根据本发明的对中附件1的使用，其中刀具关于诸如数控车床的加工附件的旋转引导衬套的旋转轴线X-X'对中。

对中附件1构成探针保持器，对中附件的本体11适于定位在刀具保持器主轴B上，而不是定位在希望通过相对于承载在旋转引导衬套上的基准部进行调节而围绕旋转引导衬套C的轴线X-X'对中的加工附件上。附件1的头部12使得可以支撑探针S，该探针楔在定位构件121上并连接到电子测量装置PC，该电子测量装置用于处理由所述测量探针S测得的值并确定由刀具保持器主轴相对于旋转引导衬套的轴线X-X'沿着垂直于彼此的3个轴L、M、N进行的运动。一旦确定了这些运动，相应的值由操作者输入到加工设备的控制***中，或者如果适用的话，通过采集和计算器件直接电子地传送给加工设备的控制***。然后，相应地移动刀具保持器主轴，并且足以将刀具放置在主轴中以随后进行加工。

实际上，在第一步骤a)中，将测量探针S固定在对中附件1的头部12的定位构件121的空腔129中。

在第二步骤b)中，将附件的本体11***到刀具保持器主轴中，然后在第3步骤c)中，移动刀具保持器主轴以使测量探针与在旋转引导衬套C上的基准部E相对。

在第四步骤d)中，使附件的头部12在本体11上移动以将测量探针S放置在彼此等距的n个连续测量位置中，其中n是大于1的整数，并且在每个位置执行探针S与基准部之间的距离测量。当附件1的头部12和本体11包括如前所述的用于调节角位置的器件时，操作者可以特别容易地识别这些位置。

接下来在步骤e)中使用测量值，以基于在n次测量期间获得的值确定沿着3个正交轴相对于轴线X-X'的必要运动，使得附件的本体的轴线F-F'与轴线X-X'对齐。

最后，在步骤f)中，基于步骤e)中确定的运动，相对于轴线X-X'调节刀具保持器的位置。

前面的步骤例如由操作者手动执行。操作者在执行测量之前还验证测量探针S位于例如与基准部相距小于1mm的最佳距离处。

在这些操作结束时，附件1(更具体地说是附件1的本体11的轴线F-F')因此关于轴线X-X'以非常高的精度对中。然后，足够的是，将附件从刀具保持器主轴上拆下，并用加工附件替换它，以便能够以极高的精度加工固定在旋转引导衬套上而不是固定在基准部上的零件。

如果需要，可以在开始加工操作之前，根据需要对多个刀具在多个刀具保持器主轴上的对中操作进行重复。

还应该注意的是，有利地，可以提供具有不同直径的多个本体11，使得可以将附件与任何类型的刀具保持器主轴一起使用，附件的头部12在所有这些不同的本体上可以无差别地调节，以确保对中方法的相同实施，而不管所使用的本体如何。

因此，根据本发明的附件1也可以以对中套件的形式提出，该对中套件包括头部12和多个具有不同直径的本体11，和/或进一步以对中辅助装置的形式提出，对中辅助装置包括探针S或一组探针S和处理器件，该处理器件能够与测量探针配合以获取和处理在根据本发明的对中方法的实施期间由所述测量探针测得的值。

Claims (19)

1.一种用于使刀具或刀具保持器主轴在围绕加工设备的固定轴线X-X'的旋转引导衬套中对中的附件（1），其特征在于，所述附件包括具有纵向轴线F-F'的直的本体（11），所述本体在第一端部（111）处包括用于使所述轴线F-F'与旋转引导衬套的轴线X-X'对准的对准构件，并且在第二端部（112）处包括头部（12），所述头部围绕所述轴线F-F'旋转地安装并且包括能够接纳定位工具的定位构件（121）。

2.根据权利要求1所述的附件，其特征在于，所述头部（12）包括在所述本体的轴线F-F'上的对准轴杆（122），所述轴杆（122）与所述定位构件（121）固定在一起并且能够***到具有互补尺寸的盲孔（114）中，所述盲孔沿着所述轴线F-F'形成于所述本体的第二端部（112）处。

3.根据权利要求1或2所述的附件，其特征在于，所述本体（11）的头部（12）和第二端部（112）包括可逆连接器件（115，123），使得所述头部从所述本体的第二端部能够移除。

4.根据权利要求3所述的附件，其特征在于，所述可逆连接器件包括至少一个可变形的键（123）和至少一个用于***所述可变形的键的凹部（115），所述可变形的键和所述凹部分别布置在所述本体的头部（12）和第二端部（112）上，反之亦然。

5.根据权利要求3所述的附件，其特征在于，所述头部（12）包括位于所述对准轴杆（122）和支撑构件（121）之间的中间圆柱形肩部（124），所述肩部具有的外直径大于所述轴杆的外直径，并且所述本体（11）包括位于所述本体的第二端部（112）与盲孔（114）的开口端之间的锪孔（116），所述锪孔（116）在所述头部安装在所述本体的第二端部时使得所述肩部（124）至少部分地穿过所述锪孔。

6.根据权利要求5所述的附件，其特征在于，所述可逆连接器件（115，123）布置在所述肩部（124）的圆柱形外表面和所述锪孔（116）的圆柱形内表面中。

7.根据权利要求6所述的附件，其特征在于，所述可逆连接器件包括至少一个可变形的键（123）和至少一个用于***所述可变形的键的凹部（115），所述可变形的键能够垂直于所述头部（12）的所述轴杆和所述肩部的共用回转轴线变形，所述凹部形成于所述锪孔的圆柱形内表面中，反之亦然，其中所述可变形的键是球形键。

8.根据权利要求7所述的附件，其特征在于，所述球形键包括球（125），所述球悬置地安装在处于冲孔（127）中的弹簧（126）上，所述冲孔垂直于所述头部的所述轴杆和所述肩部的共用轴线R-R'，并且，所述冲孔（127）与所述肩部的圆柱形外表面对齐的露出端部的外直径被减小，以允许所述球（125）在所述肩部的表面部分地突出。

9.根据权利要求7所述的附件，其特征在于，所述附件包括多个可变形的键（123）和用于每个可变形的键的多个对应的凹部（115），所述可变形的键以规则的角度布置分布在所述肩部的表面上，并且所述凹部形成于所述本体的所述锪孔的圆柱形内表面中。

10.根据权利要求7所述的附件，其特征在于，至少一个所述凹部（115）由位于所述本体的所述锪孔的圆柱形内表面中的具有轴线F-F'的环形凹槽形成。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的附件，其特征在于，所述定位构件包括抵靠所述本体的第二端部的止挡板（128）和用于一个所述定位工具的填隙壳体（129）。

12.根据权利要求11所述的附件，其特征在于，所述填隙壳体形成于指状物（130）中，所述指状物被固定到所述止挡板（128）并垂直于所述止挡板延伸。

13.根据权利要求1至2中任一项所述的附件，其特征在于，所述附件包括用于围绕所述轴线F-F'调节所述头部关于所述本体的角位置的器件。

14.根据权利要求13所述的附件，其特征在于，调节所述头部（12）关于所述本体（11）的角位置的器件包括至少一个刻度尺和滑块，所述至少一个刻度尺和所述滑块分别在所述本体和所述头部上彼此相对地形成，反之亦然。

15.根据权利要求1所述的附件，其特征在于，所述定位工具是测量探针。

16.一种使用根据权利要求1至15中任一项所述的附件（1）将刀具或刀具保持器主轴关于加工设备的旋转引导衬套（C）的旋转轴线X-X'对中的对中方法，其特征在于，所述方法包括：

- a）将测量探针（S）紧固在用于对所述附件的所述头部（12）进行定位的构件（121）中，

- b）将所述附件的本体（11）***到所述刀具保持器主轴（B）中，

- c）移动所述刀具保持器主轴（B），使得所述测量探针（S）与所述旋转引导衬套（C）上的基准部（E）相对，

- d）移动所述附件（1）的头部（12）以将所述测量探针（S）放置在彼此等距的n个连续测量位置中，n是大于1的整数，并且在每个位置执行所述测量探针和所述基准部之间的距离测量，

- e）基于在n次测量期间获得的值确定沿着3个正交轴线相对于轴线X-X'的必要运动，使得所述附件的所述本体的轴线F-F'与所述轴线X-X'对准，

- f）基于步骤e）中确定的运动来调节所述刀具保持器主轴（B）相对于所述轴线X-X'的位置。

17.根据权利要求16所述的对中方法，其特征在于，所述测量探针（S）连接到电子测量和控制装置，如果适用的话，所述电子测量和控制装置能够连接到所述加工设备的电子控制***，以便在每次测量后自动地控制所述刀具的定位调节。

18.根据权利要求16所述的对中方法，其特征在于，所述测量探针用于测量距离。

19.一种对加工设备的对中进行辅助的装置，所述加工设备包括具有旋转引导衬套的装置，其特征在于，所述对加工设备的对中进行辅助的装置包括：

- 根据权利要求1至15中任一项所述的附件（1），

- 测量探针（S），所述测量探针能够定位在用于对所述刀具的头部进行定位的构件上，

- 电子测量装置，所述电子测量装置与所述测量探针配合，以处理由所述测量探针测得的值。

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