一种用于刀具磨损检测的定位夹具及实验平台

技术领域

本发明涉及机械加工定位夹具设备技术领域，特别是涉及一种用于刀具磨损检测的定位夹具及实验平台。

背景技术

铣削加工中，刀具磨损状态对工件的加工精度和表面完整性有显著影响，刀具过度磨损将导致加工表面质量的恶化。现有的刀具磨损检测装置不具有对刀具和刀柄进行精准定位装夹的定位夹具，且检测刀具磨损时需要将刀具在刀柄上拆下，检测后再次安装时需要重新对刀，这个过程很有可能引起人工误差，并且耗时较长，明显降低了刀具磨损检测的效率，进而影响了加工效率。

因此，目前亟需一种能够对刀具刀柄进行定位和装夹的定位夹具，可对刀具刀柄进行精准定位，在不拆卸刀具的情况下，实现对刀具磨损程度的检测，有效提升刀具磨损检测效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于刀具磨损检测的定位夹具及实验平台，通过定位夹具对刀具刀柄进行夹紧和放松，实现对刀具的精准定位，提升刀具磨损的检测效率。通过实验平台上的X、Y、Z轴的移动滑轨，带动定位夹具进行X、Y、Z轴三个方向自由移动，实现多向调节，精准模拟机床运动，可灵活调整刀具检测位置，解决了现有刀具磨损检测装置检测刀具磨损时，需要将刀具从刀柄拆下，影响检测效率的问题，进一步提升了刀具磨损的检测效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于刀具磨损检测的定位夹具，包括：

夹紧机构和环形固定底座，所述夹紧机构安装于所述环形固定底座上，所述夹紧机构用于对待测刀具的刀柄进行夹紧和放松；所述环形固定底座用于对所述待检测刀具进行支撑；

所述环形固定底座的内圆直径尺寸大于所述夹紧机构在完全舒张状态下的极限容纳尺寸。

可选的，还包括外壳和转动底板，所述转动底板设于所述环形固定底座的内圆内或设于所述环形固定底座的上表面，所述外壳扣设于所述转动底板上，且所述外壳与所述转动底板固定连接；所述外壳与所述转动底板之间设置所述夹紧机构；所述外壳中部设有与所述夹紧机构的夹持口相通的通孔，且所述通孔的内侧供所述夹紧机构夹紧所述待测刀具的刀柄。

可选的，所述夹紧机构包括下固定块和至少三个夹紧偏心轮；

所述下固定块的底部与所述环形固定底座固定连接，所述下固定块的顶部设有凹槽；

所述夹紧偏心轮包括支撑柱、滑动柱和偏心轮，所述支撑柱的底端与所述转动底板固定连接，所述偏心轮的偏心套接于所述支撑柱上，所述偏心轮的轮边与所述滑动柱固定连接，所述滑动柱可滑动地设于所述凹槽中；

通过转动所述外壳，带动所述转动底板和所述支撑柱转动，使得所述滑动柱在所述凹槽内滑动，实现所述夹紧机构的舒张，反向转动所述外壳，实现所述夹紧机构的夹紧。

可选的，所述夹紧机构还包括上固定块，所述上固定块与所述下固定块连接，且所述上固定块下表面设置的凹槽与所述下固定块顶部的凹槽相对设置。

可选的，所述凹槽为沿着所述滑动柱滑动方向设置的弧形凹槽。

可选的，所述外壳与所述转动底板通过连杆固定连接。

可选的，所述环形固定底座上设置有与所述连杆数量相同的定位销，每一所述定位销与对应的所述连杆之间通过一弹簧连接，所述弹簧用于张开后利用形变后的弹力驱动所述夹紧机构恢复至夹紧状态。

可选的，所述外壳上设置有转动杆，通过转动所述转动杆，带动所述外壳和所述转动底板转动，实现所述夹紧机构的夹紧与张开。

本发明还提供了一种实验平台，所述实验平台包括所述的定位夹具、X轴方向滑轨、第一Y轴方向滑轨、第二Y轴方向滑轨、第一Z轴方向滑轨、第二Z轴方向滑轨和置物架；

所述第一Y轴方向滑轨和所述第二Y轴方向滑轨平行安装于所述置物架顶部的外表面上；

所述第一Z轴方向滑轨和所述第二Z轴方向滑轨的一端分别与所述第一Y轴方向滑轨或所述第二Y轴方向滑轨可滑动连接，另一端沿着所述第一Y轴方向滑轨和所述第二Y轴方向滑轨所在的平面垂直向上延伸，并与所述X轴方向滑轨的两端可滑动连接；

所述定位夹具的环形固定底座可滑动地安装于所述X轴方向滑轨上，并与所述第一Y轴方向滑轨和所述第二Y轴方向滑轨所在的平面平行。

可选的，还包括拉杆和多个万向轮，所述拉杆设于所述置物架的外表面上，多个所述万向轮设于所述置物架的底部。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明设计了一种专用于刀具磨损检测时对刀具进行装夹的定位夹具，通过外壳、转动底板和夹紧机构的一体化结构，以及夹紧偏心轮的偏心轮、支撑柱和滑动柱的巧妙的连接结构，实现了夹紧机构的张开和自锁加紧，并利用弹簧的弹性形变后的弹力，在刀具刀柄进入夹紧机构后或者取出刀具后，可使夹紧机构自动恢复至夹紧状态，从而实现对刀具的轴向和径向的精准定位，刀具检测完毕后，如果发现待检测刀具到达使用寿命，可及时换刀，耗时更短，从而提升了刀具磨损的检测效率。

(2)本发明中的定位夹具，可对市面上主流的HSK刀柄、BT刀柄以及其他各种类型的刀柄进行定位和装夹，与各种类型、尺寸的刀柄均可匹配，具有很好的适配性，可广泛应用于各种机械加工领域，应用广泛，利于推广。

(3)本发明将定位夹具和实验平台配合使用，实现刀具的定位、装夹和灵活移动，检测后无需重新对刀，从而解决了现有的刀具磨损检测装置在刀具磨损检测后需要重新对刀而引起的人工误差的问题，进而提升了加工精度。

(4)本发明通过实验平台上的X、Y、Z轴的移动滑轨，带动定位夹具进行X、Y、Z轴三个方向自由移动，实现多向调节，精准模拟机床运动，可灵活调整刀具检测位置，解决了现有刀具磨损检测装置检测刀具磨损时，需要将刀具从刀柄拆下引起的降低检测效率的问题，进一步提升了刀具磨损的检测效率。

(5)本发明中的实验平台中的置物架具有多层托盘，可以放置各类刀具磨损检测工具，使检测人员放置、拿取工具时更加方便、快捷，从而进一步提高了检测效率。

(6)本发明中的实验平台具有拉杆和多个带锁轮结构的万向轮，检测人员使用更加方便，锁轮结构可将万向轮锁死，防止实验平台滑动，有效保障了刀具定位夹具上刀具的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例1提供的刀具定位夹具的结构的拆解示意图；

图2为本发明实施例1提供的刀具定位夹具装夹BT刀柄的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的刀具定位夹具装夹HSK刀柄的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的实验平台的结构示意图。

附图标记：

1-夹紧机构；101-下固定块；102-夹紧偏心轮；1021-支撑柱；1022-滑动柱；1023-偏心轮；103-上固定块；104-第一螺栓；105-第一螺母；2-环形固定底座；3-刀具；4-外壳；5-转动底板；6-第二螺栓；7-第二螺母；8-连杆；9-定位销；10-弹簧；11-转动杆；12-X轴方向滑轨；13-第一Y轴方向滑轨；14-第二Y轴方向滑轨；15-第一Z轴方向滑轨；16-第二Z轴方向滑轨；17-置物架；18-拉杆；19-万向轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于刀具磨损检测的定位夹具及实验平台，通过定位夹具对刀具刀柄进行夹紧和张开，实现对刀具的精准定位，提升了刀具磨损的检测效率。通过实验平台上的X、Y、Z轴的移动滑轨，带动定位夹具进行X、Y、Z轴三个方向自由移动，实现多向调节，精准模拟机床运动，可灵活调整刀具检测位置，解决了现有刀具磨损检测装置检测刀具磨损时，需要将刀具从刀柄拆下而影响检测效率的问题，进一步提升了刀具磨损的检测效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提出了一种用于刀具3磨损检测的定位夹具，如图1所示，所述定位夹具包括夹紧机构1和环形固定底座2，所述夹紧机构1安装于所述环形固定底座2上，所述夹紧机构1用于对待测刀具3的刀柄进行夹紧和张开；所述环形固定底座2用于对所述待检测刀具3进行支撑。

本实施例中，所述环形固定底座2的内圆直径尺寸大于所述夹紧机构1在完全舒张状态下的极限容纳尺寸，以保证所述待测刀具3的刀柄可以很容易地穿过所述环形固定底座2，并插入至所述夹紧机构1进行夹紧。

从图1中还可直观看出，所述定位夹具还包括外壳4和转动底板5。

其中，所述转动底板5设于所述环形固定底座2的内圆内或设于所述环形固定底座2的上表面，所述外壳4扣设于所述转动底板5上，且所述外壳4与所述转动底板5固定连接。

所述外壳4与所述转动底板5之间设置所述夹紧机构1；所述外壳4中部设有与所述夹紧机构1的夹持口相通的通孔，且所述通孔的内侧供所述夹紧机构1夹紧所述待测刀具3的刀柄。

所述夹紧机构1包括下固定块101和至少三个夹紧偏心轮102。所述下固定块101的底部与所述环形固定底座2固定连接，所述下固定块101的顶部设有凹槽。所述夹紧偏心轮102包括支撑柱1021、滑动柱1022和偏心轮1023，所述支撑柱1021的底端与所述转动底板5固定连接，所述偏心轮1023的偏心套接于所述支撑柱1021上，所述偏心轮1023的轮边与所述滑动柱1022固定连接，所述滑动柱1022可滑动地设于所述凹槽中。通过转动所述外壳4，带动所述转动底板5和所述支撑柱1021转动，使得所述滑动柱1022在所述凹槽内滑动，实现所述夹紧机构1的张开，反向转动所述外壳4，实现所述夹紧机构1的夹紧。

所述夹紧机构1还包括上固定块103，所述上固定块103与所述下固定块101连接，且所述上固定块103下表面设置的凹槽与所述下固定块101顶部的凹槽相对设置。即在所述上固定块103和所述下固定块101连接处，设置有供所述滑动柱1022滑动和转动的凹槽轨道，通过所述上固定块103对所述滑动柱1022滑动时进行限位。

需要说明的是，由于所述夹紧机构1在夹紧或张开的过程中，所述滑动柱1022在所述凹槽内滑动的轨迹并不是一条直线，而是一条弯曲的弧线，因此，所述凹槽为沿着所述滑动柱1022滑动方向设置的弧形凹槽。所述滑动柱1022滑动方向由所述外壳4和转动底板5的旋转方向决定，可以是沿顺时针方向旋转，也可以沿逆时针方向旋转，需要根据旋转方向设置与所述滑动柱1022滑动轨迹的相对应弧形的凹槽。应注意的是，所述外壳4和转动底板5的旋转方向，以及所述弧形凹槽的具体方向、尺寸，都不是唯一的，可根据实际情况自行设定，不能作为对本发明的保护范围的限定，与上述有关的任何设置方式都应该在本发明保护范围之内。

在本实施例中，所述上固定块103和所述下固定块101成对设置，且两者的数量和所述夹紧偏心轮102的数量相等，都应至少设置三个，以保证所述夹紧机构1的夹紧效果。

如图1所示，本实施例中，在所述上固定块103、所述下固定块101以及所述环形固定底座2上都设置有对应的孔位，通过6个第一螺栓104和6个第一螺母105将所述上固定块103和所述下固定块101连接并固定到所述环形固定底座2上。

本实施例中，所述外壳4与所述转动底板5通过多个连杆8固定连接。所述环形固定底座2上设置有与所述连杆8数量相同的定位销9，每一所述定位销9与对应的所述连杆8之间通过一弹簧10连接，所述弹簧10用于在所述夹紧机构1张开后，利用形变后的弹力驱动所述夹紧机构1恢复至夹紧状态。通过设置所述定位销9，不仅使其与所述弹簧10连接，实现所述夹紧机构1的自动夹紧，同时还对所述转动底板5进行限位。

所述外壳4上设置有转动杆11，所述转动杆11可以水平设置在所述外壳4的侧面，也可以竖直设置在所述外壳4的上表面。通过转动所述转动杆11，带动所述外壳4和所述转动底板5转动，实现所述夹紧机构1的夹紧与张开。通过设置连杆8、定位销9和弹簧10，利用弹性形变原理，即可实现所述夹紧机构1的自动夹紧，使定位夹具的结构更加简单、方便，夹紧操作更加容易。

本发明的夹紧机构1的夹紧和张开的原理：

在不放入刀具刀柄的正常状态下，由于弹簧10的拉伸作用，所述夹紧机构1处于夹紧状态，即多个夹紧偏心轮102为聚合状态。当放入刀具刀柄进行夹紧时，拉动所述转动杆11，带动所述外壳4和所述转动底板5转动，从而使所述夹紧偏心轮102的支撑柱1021一端随着所述外壳4和所述转动底板5转动，带动所述偏心轮1023转动，从而使所述滑动柱1022一端在所述上固定块103和所述下固定块101之间的凹槽中进行滑动，最终使所述夹紧机构1张开，此时将刀具刀柄放入到定位夹具的中心通孔的夹紧位置，所述弹簧10被拉伸具有弹力，松开所述转动杆11，利用弹簧10的弹性形变原理，所述弹簧10自动回缩至正常状态，并带动所述外壳4和所述转动底板5反向转动至原位置，从而实现了夹紧机构1的自锁夹紧，实现对刀柄和刀具3的定心，从而实现对刀柄的径向和轴向的精准定位。

如图1所示，本实施例中，所述外壳4与所述转动底板5通过3个第二螺栓6和3个第二螺母7连接，此时，所述连杆8可以是空心的，所述第二螺栓6穿过空心的连杆8，并与所述第二螺母7连接拧紧，从而固定所述外壳4与所述转动底板5。至此，所述弹簧10可以直接连接空心连杆8和环形固定底座2上的定位销9。或者，可以在第二螺栓6的一侧设置独立的连杆8，通过所述弹簧10连接独立设置的连杆8和定位销9，也可以达到利用弹性形变原理使夹紧机构1恢复至夹紧状态的目的。本实施例中，优选以第二螺栓6为中心设置空心连杆8，并使第二螺栓6穿过空心连杆8的方案，更加稳固，且更加节约空间。

需要注意，本发明不对所述外壳4与所述转动底板5、所述上固定块103和所述下固定块101之间的连接方式进行限定，可以采用螺栓固定方式，也可以采用焊接方式，或者其他各种方式，优选螺栓固定方式。当选择螺栓固定方式时，所述第一螺栓104、第一螺母105、第二螺栓6和第二螺母7的数量也不是固定不变的。所述连杆8和所述定位销9的数量也不是唯一的，但两者的数量需要相等，优选至少设置三个。此外，弹簧10的大小、长度和弹力也不是唯一的，但需要保证能将所述夹紧机构1拉回至正常夹紧状态，并具有足够的寿命和硬度。因此，上述所述外壳4与所述转动底板5的连接方式、所述上固定块103和所述下固定块101的连接方式、螺栓和螺母的数量、所述连杆8和所述定位销9的数量、安装方式和安装位置，以及所述弹簧10都需要视具体情况而定，与上述有关的任何设置方式都应该在本发明的保护范围之内。

图2为本发明实施例1提供的刀具3定位夹具装夹BT刀柄的结构示意图，图3为本发明实施例1提供的刀具3定位夹具装夹HSK刀柄的结构示意图。如图2和图3所示，本实施例提供的定位夹具，待测刀具3在刀柄上不需要拆下，直接装夹在所述定位夹具上进行检测，可对市面上主流的HSK刀柄、BT刀柄以及其他各种类型的刀柄进行装夹和轴向、径向定位，与各种类型、尺寸的刀柄均可匹配，具有很好的适配性，可广泛应用于各种机械加工领域，应用广泛，利于推广。

本实施例提供的定位夹具，通过外壳4、转动底板5和夹紧机构1的一体化结构，以及夹紧偏心轮102的偏心轮1023、支撑柱1021和滑动柱1022的巧妙的连接结构，实现了夹紧机构1的自锁夹紧和放松，并利用弹簧10的弹性形变后的弹力，在刀具刀柄进入夹紧机构1后或者取出刀具3后，可使夹紧机构1自动恢复至夹紧状态，从而实现对刀具3的轴向和径向的精准定位，刀具3检测完毕后，如果发现待检测刀具3到达使用寿命，可及时换刀，耗时更短，从而提升了刀具3磨损的检测效率。

实施例2

图4为本发明实施例2提供的实验平台的结构示意图，本实施例提供了一种用于刀具3磨损检测的实验平台，所述实验平台包括本发明实施例1中的定位夹具，除此之外，所述实验平台还包括X轴方向滑轨12、第一Y轴方向滑轨13、第二Y轴方向滑轨14、第一Z轴方向滑轨15、第二Z轴方向滑轨16和置物架17。

如图4所示，所述第一Y轴方向滑轨13和所述第二Y轴方向滑轨14平行安装于所述置物架17顶部的外表面上，从而实现所述定位夹具在Y轴方向上的自由移动。所述第一Z轴方向滑轨15和所述第二Z轴方向滑轨16的一端即底端分别与所述第一Y轴方向滑轨13或所述第二Y轴方向滑轨14可滑动连接，另一端即顶端沿着所述第一Y轴方向滑轨13和所述第二Y轴方向滑轨14所在的平面垂直向上延伸，并与所述X轴方向滑轨12的两端可滑动连接，从而实现所述定位夹具在X轴以及Z轴方向上的自由移动。

所述定位夹具的环形固定底座2可滑动地安装于所述X轴方向滑轨12上，并与所述第一Y轴方向滑轨13和所述第二Y轴方向滑轨14所在的平面平行。

本实施例中，所述定位夹具可以在所述X轴方向滑轨12上自由移动，而所述第一Y轴方向滑轨13和所述第二Y轴方向滑轨14是平行设置的，所述第一Z轴方向滑轨15和所述第二Z轴方向滑轨16也是平行设置的，但所述第一Y轴方向滑轨13和所述第二Y轴方向滑轨14所在的平面，与所述第一Z轴方向滑轨15和所述第二Z轴方向滑轨16所在的平面，这两个平面之间为空间垂直状态，且所述第一Z轴方向滑轨15和所述第二Z轴方向滑轨16，与所述第一Y轴方向滑轨13或所述第二Y轴方向滑轨14为可滑动连接，与所述X轴方向滑轨12也为可滑动连接。因此，所述定位夹具可以进行X、Y、Z轴三个方向自由移动，实现多向调节，精准模拟机床运动，可灵活调整刀具3检测位置，使检测人员操作更加方便，解决了现有刀具3磨损检测装置检测刀具3磨损时，需要将刀具3从刀柄拆下而造成的检测效率降低的问题，进一步提升了刀具3磨损的检测效率。

本实施例中，所述实验平台为铝型材结构，在所述X轴方向滑轨12、所述第一Y轴方向滑轨13、所述第二Y轴方向滑轨14、所述第一Z轴方向滑轨15和所述第二Z轴方向滑轨16上都设有梯形槽，所述梯形槽与各个滑轨通过螺栓和螺母固定，在进行刀具3检测时，松开螺栓即可调节所述梯形槽的位置，拧紧螺栓则对各个滑轨中的梯形槽进行锁紧，实现了定位夹具在实验平台各个滑轨上的灵活移动和锁紧固定。

所述实验平台的置物架17设有多层托盘，可以放置各类刀具3磨损检测工具，使检测人员放置、拿取工具时更加方便、快捷，从而进一步提高了检测效率。此外，所述实验平台还包括拉杆18和多个万向轮19，所述拉杆18设于所述置物架17的外表面上，通过拉动所述拉杆18整体移动所述实验平台。多个所述万向轮19设于所述置物架17的底部，且具有锁轮结构，使检测人员使用时更加方便，所述锁轮结构可将万向轮19锁死，防止实验平台滑动，有效保障了刀具3定位夹具上刀具3的安全。

本发明将定位夹具和实验平台配合使用，实现刀具3的定位、装夹和灵活移动，检测后无需重新对刀，从而解决了现有的刀具3磨损检测装置在刀具3磨损检测后需要重新对刀而造成的人工误差的问题，进而提升了加工精度。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。