微銑刀刃口鈍圓測量裝置及方法

2023-08-09 10:35:56 1

微銑刀刃口鈍圓測量裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種微銑刀刃口鈍圓測量裝置，屬於精微測量【技術領域】。由CCD顯微鏡機構、測量平臺、微銑刀夾持機構和接觸式粗糙度儀組成，測量平臺設置在CCD顯微鏡機構下方的底座上，微銑刀夾持機構設置測量平臺的一側。本裝置結構簡單、使用方便，大大提高了測量效率。本發明還公開了一種微銑刀刃口鈍圓測量方法，將微銑刀刃口與窄縫重合，形成倒V型微凸起，用表面粗糙度儀探針沿微銑刀徑向滑動測量表面輪廓，數據導入計算機求得刀具刃口鈍圓。本發明測量方法測量精度高，測量速度快，適用於微銑刀的高效快捷測量。
【專利說明】微銑刀刃口鈍圓測量裝置及方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微銑刀刃口鈍圓測量裝置及方法，尤其是一種針對微銑刀刃口鈍圓的機械接觸式測量裝置及方法，屬於精微測量【技術領域】。
技術背景
[0002]隨著微/納米科學與技術的迅猛發展，以形狀及尺度微小為特徵的微小型化技術在航空航天、精密儀器、生物醫療、汽車和電子等領域得以廣泛的應用。微細銑削技術在各類微小型化零部件的加工製造中發揮著越來越重要的作用，而微銑刀是最終實現各種微小型化技術的基礎工具裝備之一，其刀刃直徑一般在Imm以下。微銑刀刃口材料一般由聚晶金剛石(P⑶)、立方氮化硼(CBN)等超硬材料製成的超硬刀頭組成。微銑刀刃口鈍圓是微銑刀的主要參數，其大小一般在Ium-1Oum之間。獲得刃口鈍圓的精確數據是使用微銑刀的前提，由於微銑刀的刃口鈍圓非常小，並且刃口材料多為多晶或者聚晶金剛石材料，現有技術中多數採用非接觸測量方法進行測量，其測量精度較低，無法滿足實際使用的需要，有的甚至於根本無法進行測量。

【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在於克服現有技術缺陷，提供一種能高效、精確地測量微銑刀刃口鈍圓數據的測量裝置及方法。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種微銑刀刃口鈍圓測量裝置，包括CXD顯微鏡機構、測量平臺、微銑刀夾持運動機構和接觸式粗糙度儀；所述CXD顯微鏡機構包括CCD顯微鏡、安裝在底座上的立板和安裝在立板上用於使CCD顯微鏡上下運動的調節裝置；所述測量平臺上設有窄縫，位於CXD顯微鏡的下方；所述微銑刀夾持運動機構位於測量平臺的側邊，包括四軸運動平臺和固定連接在四軸運動平臺用於固定夾持微銑刀的彈簧夾頭。
[0005]本發明中，所述調節裝置包括鏡頭支架、固定安裝在立板上的滾珠絲槓和設在立板與滾珠絲槓平行的直線導軌；所述滾珠絲槓頂端固定連接滾動手柄，滾珠絲槓槓身上安裝滾珠螺母，直線導軌上安裝導軌滑臺，滾珠螺母與直線導軌之間通過連板連接；所述鏡頭支架通過連板支架與連板連接。
[0006]本發明中，所述測量平臺上的窄縫寬度為50-100um、窄縫長度為3mm。
[0007]本發明中，所述測量平臺的窄縫由硬質合金材料製成，窄縫下方為大於135°的喇叭口形。
[0008]本發明中，所述四軸運動平臺中XYZ軸的運動精度為lum、R軸的旋轉精度0.2°。
[0009]本發明還提供了一種微銑刀刃口鈍圓測量方法，具體包括以下步驟:
1)、將微銑刀刃口與窄縫重合，形成倒V型微凸起；
2)、將接觸式粗糙度儀沿微銑刀刀刃垂直方向滑動，測量倒V型微凸起區域的表面輪廓數據，導入計算機處理，得到微銑刀刃口鈍圓數據。[0010]本發明中，所述步驟I)具體過程為:
11)、調整C⑶鏡頭的焦距聚焦於測量平臺的窄縫處，在顯示屏上形成清晰窄縫圖像；
12)、將微銑刀固定在四軸運動平臺上，調整四軸運動平臺使微銑刀刃口鈍圓靠近測量平臺，並使微銑刀刃口平行位於窄縫前方；
13)、在5倍物鏡的CXD顯微鏡下，精密調整四軸運動平臺使微銑刀刃口垂直位於窄縫正下方Imm處，然後緩慢調整四軸運動平臺使微銑刀刃口與窄縫重合，微銑刀刃口與窄縫形成高度為50-100um倒V型微凸起。
[0011]本發明中，所述步驟2)中倒V型微凸起區域的表面輪廓測量長度為3-6_。
[0012]本發明的有益效果在於:(I)、本測量方法將微銑刀刃口與窄縫之間的進行無縫精密重合，然後採用接觸式粗糙度儀測量表面輪廓，實現微銑刀刃口鈍圓的測量，其測量精度高，測量速度快；(2)、本測量裝置結構簡單、使用方便，大大提高了測量效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明微銑刀刃口鈍圓測量裝置的主視圖；
圖2為本發明微銑刀刃口鈍圓測量裝置的左視圖；其中(a)為左視圖，(b)為圖(a)中A點放大圖；
圖3為微銑刀刃口與窄縫重合區域示意圖；
圖4為本發明微銑刀刃口鈍圓測量方法過程示意圖，其中(a)為微銑刀刃口靠近窄逢平臺、(b)為微銑刀刃口與窄逢平臺完全重合、(c)接觸式粗糙度儀上探針在窄逢平臺附近滑動測量；
圖5為倒V型表面輪廓示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明微銑刀刃口鈍圓測量裝置及方法作詳細說明，其適用於單晶或者PCD微銑刀的高效快捷測量。
[0015]圖中，1-底座、2-底座螺柱、3-立板、4-螺栓、5-下支撐座、6_滾珠絲槓、7_上支撐座、8-滾珠螺母、9-直線導軌、10-導軌滑臺、11-連扳、12-連扳支架、13-鏡頭支架、14-CXD顯微鏡、15-XYZR四軸運動平臺、16-彈簧夾頭、17-微銑刀、18-測量平臺、19-滾動手柄、20-接觸式粗糙度儀。
[0016]如圖1、2、3所示，本發明微銑刀刃口鈍圓測量裝置中，底座I上方安裝立板3並通過螺栓4進行固定，底座I下方安裝4個底座螺柱2 ;立板3安裝滾珠絲槓6，滾珠絲槓6與底座I相垂直，滾珠絲槓6的兩端分別通過下支撐座5、上支撐座7固定在立板3，滾珠絲槓6槓身上安裝滾珠螺母8，滾珠絲槓6的頂端固定連接滾動手柄19，轉動滾動手柄19可使滾珠螺母8上下運行；滾珠絲槓6的一側、立板3上設有與滾珠絲槓6平行的直線導軌9，直線導軌9內安裝導軌滑臺10，導軌滑臺10在直線導軌9可自由滑動；滾珠螺母8與導軌滑臺10之間通過連扳11連接；連扳11固定連接連扳支架12，鏡頭支架13連接連扳支架12上，CCD顯微鏡14安裝在鏡頭支架13上；轉動滾動手柄19通過滾珠螺母8帶動直線導軌9內的導軌滑臺10上下自由移動，從而實現CXD顯微鏡14的上下移動。測量平臺18設置在CCD顯微鏡14下方的底座I上，測量平臺上開有硬質合金材料製成的窄縫，窄縫下方為大於135°的喇叭口形，其窄縫寬度為50-100um、長度為3mm。XYZR四軸運動平臺15設置在測量平臺18的一側，用於固定夾持微銑刀的彈簧夾頭16安裝固定安裝在XYZR四軸運動平臺15上，XYZR四軸運動平臺15中的XYZ軸的運動精度為lum、R軸的旋轉精度0.2°。接觸式粗糙度儀20放置在測量平臺18上。
[0017]本發明微銑刀刃口鈍圓測量方法的主要步驟如下:
步驟1，將CCD鏡頭14安裝固定到鏡頭支架13上，調整滾動手輪19是CCD鏡頭的焦距聚於測量平臺18的窄縫處，此時在電腦顯示屏上形成清晰窄縫圖像；
步驟2，將微銑刀17的刀柄固定於XYZR四軸運動平臺15上的彈簧夾頭16上，旋轉XYZR四軸運動平臺15的R軸使微銑刀刃口鈍圓垂直向上，調整XYZ軸使刃口鈍圓緩慢靠近測量平臺18，並使微銑刀刃口平行位於窄縫前方，此時在電腦顯示屏上形成清晰窄縫與微銑刀刃口圖像，如圖4 (a)所示；
步驟3，在5倍物鏡的CXD顯微鏡下，精密調整XYZR四軸運動平臺15的XYZ軸使微銑刀刃口垂直位於窄縫正下方Imm處，然後緩慢調整XYZR四軸運動平臺15使微銑刀刃口與窄縫重合，此時微銑刀刃口與窄縫形成倒V型微凸起，凸起高度為50-100um，如圖4 (b)所示；
步驟4，將接觸式粗糙度儀20的探針沿刀刃垂直方向滑動，如圖4 (c)所示；測量倒
V型微凸起區域的3-6mm表面輪廓數據，使倒V型微凸起位於測量數據中間附近，將數據(*.txt)導入計算機數據處理軟體OriginPro 8,經過數據處理得到表面輪廓曲線圖,在V型微凸起圖形部分繪製內切圓，從而內切圓半徑大小，多次測量求其平均值，平均值就是微銑刀人口鈍圓的大小，如圖5所示；
步驟5，調整XYZR四軸運動平臺15的XYZ軸使微銑刀刃口遠離窄縫，取下微銑刀17，測量結束。
[0018]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種微銑刀刃口鈍圓測量裝置，其特徵在於:包括C⑶顯微鏡機構、測量平臺(18)、微銑刀夾持運動機構和接觸式粗糙度儀(20)； 所述CCD顯微鏡機構包括CCD顯微鏡(14)、安裝在底座(I)上的立板(3)和安裝在立板(3)上用於使CCD顯微鏡(14)上下運動的調節裝置； 所述測量平臺(18)上設有窄縫，位於CCD顯微鏡(14)的下方； 所述微銑刀夾持運動機構位於測量平臺(18)的側邊，包括四軸運動平臺(15)和固定連接在四軸運動平臺用於固定夾持微銑刀(17)的彈簧夾頭(16)。
2.根據權利要求1所述的微銑刀刃口鈍圓測量裝置，其特徵在於:所述調節裝置包括鏡頭支架(13)、固定安裝在立板(3)上的滾珠絲槓(6)和設在立板(3)與滾珠絲槓(6)平行的直線導軌(9);所述滾珠絲槓(6)頂端固定連接滾動手柄(19)，滾珠絲槓(6)槓身上安裝滾珠螺母(8)，直線導軌(9)上安裝導軌滑臺(10)，滾珠螺母(8)與直線導軌(9)之間通過連板(11)連接；所述鏡頭支架(12)通過連板支架(13)與連板(11)連接。
3.根據權利要求1所述的微銑刀刃口鈍圓測量裝置，其特徵在於:所述測量平臺(18)上的窄縫寬度為50-100um、長度為3mm。
4.根據權利要求1所述的微銑刀刃口鈍圓測量裝置，其特徵在於:所述測量平臺(18)的窄縫由硬質合金材料製成，窄縫下方為大於135°的喇叭口形。
5.根據權利要求1所述的微銑刀刃口鈍圓測量裝置，其特徵在於:所述四軸運動平臺(15)中XYZ軸的運動精度為lum、R軸的旋轉精度0.2°。
6.一種利用權利要求1至5任一項所述測量裝置的微銑刀刃口鈍圓測量方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)、將微銑刀(17)刃口與窄縫重合，形成倒V型微凸起； 2)、將接觸式粗糙度儀(20)沿微銑刀(17)刀刃垂直方向滑動，測量倒V型微凸起區域的表面輪廓數據，導入計算機處理，得到微銑刀(17)刃口鈍圓數據。
7.根據權利要求6所述的微銑刀刃口鈍圓測量方法，其特徵在於所述步驟I)具體過程為: 11)、調整CCD鏡頭(14)的焦距聚焦於測量平臺(18)的窄縫處，在顯示屏上形成清晰窄縫圖像； 12)、將微銑刀(17)固定在四軸運動平臺(15)上，調整四軸運動平臺(15)使微銑刀(17)刃口鈍圓靠近測量平臺(18)，並使微銑刀(17)刃口平行位於窄縫前方； 13)、在5倍物鏡的CCD顯微鏡(14)下，精密調整四軸運動平臺(15)使微銑刀(17)刃口垂直位於窄縫正下方Imm處，然後緩慢調整四軸運動平臺(15)使微銑刀(17)刃口與窄縫重合，微銑刀(17)刃口與窄縫形成高度為50-100um倒V型微凸起。
8.根據權利要求6所述的微銑刀刃口鈍圓測量方法，其特徵在於:所述步驟2)中倒V型微凸起區域的表面輪廓測量長度為3-6mm。
【文檔編號】G01B21/20GK103913143SQ201410130213
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2014年4月2日
【發明者】李亮, 何寧, 戰忠波, 趙威, 楊吟飛, 趙孟, 卞榮, 吳賢 申請人:南京航空航天大學