一种数控电火花刻伤测量一体化机头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种数控电火花刻伤测量一体化机头，包括外壳、测量机构和刻伤机构，测量机构包括激光发射头和激光接收器，刻伤机构包括丝杠组件、微型步进电机、柔性机构、刀柄和刀片；丝杠组件的正牙螺母和反牙螺母配合夹住柔性机构；刀柄安装在柔性机构上，刀片安装在刀柄上，刀柄和刀片在初始位置时与待加工钢管的侧壁存在缝隙，以让激光发射头发射的激光穿过该缝隙。本实用新型专利技术通过柔性机构的弹性变形带动刀片实现进、退刀，重复定位精度高，可实现刀片的微米级运动，进、退刀深度的精度控制高。测量机构对刻槽深度进行测量，数控系统能实时、准确地知道加工时的刻槽实际深度，提高了整体加工的可靠性和可控性，也提高了整体加工精度。工精度。工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种数控电火花刻伤测量一体化机头


[0001]本技术属于电火花刻伤机领域，更具体地，涉及一种数控电火花刻伤测量一体化机头。

技术介绍

[0002]在无损检测中，刻伤机具有广泛应用，用来制作标准的人工伤。电火花刻伤机具有自动化程度高、加工精度高、刻槽尺寸和方向任意等优点，已很好解决了管外和大口径管的内部刻伤作业。但针对小口径钢管，由于刻伤机头尺寸较大，进不了管内，对内径小于20mm的小口径钢管无法实现管内刻伤。目前主要采用，刻伤机外置、细杆悬臂梁带石墨刀片进入管内完成刻伤。但因悬臂刚度不够以及空间位置误差，很难保证刻伤精度，更主要的，刻出来的伤无法计量。
[0003]在电火花加工的过程中，刀片损耗是产生刻伤误差的主要原因。目前的刻伤机通常采用开环下补偿进给量的方法来解决。这种方法需要针对不同材料、不同尺寸的刀片进行试验获得修正系数、进行数值调整，最终带来的误差较大。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种数控电火花刻伤测量一体化机头，可解决数控电火花刻伤过程中刀片损耗的测量问题，尤其是小口径管内刻伤及测量难题，实现刀片损耗和刻槽深度的实时自动测量，确保刻伤精度。
[0005]为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种数控电火花刻伤测量一体化机头，其特征在于，包括外壳、测量机构和刻伤机构，其中：
[0006]所述测量机构包括配套使用的激光发射头和激光接收器并且它们均安装在所述外壳上；
[0007]所述刻伤机构包括丝杠组件、微型步进电机、柔性机构、刀柄和刀片，并且：
[0008]所述丝杠组件包括正反牙丝杠、正牙螺母和反牙螺母，所述正反牙丝杠可转动安装在所述外壳上，所述正牙螺母和反牙螺母分别安装在所述正反牙丝杠的正牙部分和反牙部分；
[0009]所述微型步进电机安装在所述外壳上，以用于驱动所述正反牙丝杠实现正反转；
[0010]所述柔性机构安装在所述正牙螺母和/或所述反牙螺母上，并且所述正牙螺母和所述反牙螺母配合夹住该柔性机构，以控制所述柔性机构的弹性变形；
[0011]所述刀柄安装在所述柔性机构上，所述刀片安装在所述刀柄上，所述刀片在初始位置时与待加工的钢管的侧壁存在缝隙，以让激光发射头发射的激光穿过该缝隙。
[0012]优选地，所述刀柄通过永磁体安装在所述柔性机构上，以便旋转刀柄来调整刀片的方位。
[0013]优选地，所述柔性机构的弹性变形使刀片实现微米级运动，所述刀片的总行程不小于3毫米，所述刀片的最大进刀深度不小于2毫米，所述刀片的重复运动精度不大于2微
米。
[0014]优选地，还包括安装在所述外壳底部内侧的防油垫，以用于隔绝油滴和火花。
[0015]优选地，还包括长杆，所述长杆的一端固定连接在所述外壳上而另一端外露于所述外壳，以便于将所述刻伤机构和测量机构放入待加工钢管内。
[0016]优选地，所述柔性机构具有对称面并且该对称面为所述正反牙丝杠的一横截面。
[0017]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0018]1)本技术通过正反牙丝杠的转动来带动正牙螺母和反牙螺母相互靠近或相互远离，正牙螺母和反牙螺母相互靠近可挤压柔性机构从而实现进刀，相互远离可以拉伸柔性机构从而实现退刀，刀片的重复定位精度高，而且可实现微米级运动，其行程和进、退刀深度的精度控制高。
[0019]2)本技术采用柔性机构的变形来带动刀柄、刀片实现进、退刀，减少了运动副的数量，消除了因多运动副而造成的运动累加误差，提高了整体精确度，同时柔性机构不存在机构件的机械摩擦，使整个刻伤机构几乎没有摩擦损耗，润滑要求低，易于维护。
[0020]3)本技术使用测量机构对刻槽深度进行测量，数控系统能够通过测量机构来实时、准确地知道加工时的刻槽实际深度，使得数控系统可以依此调整剩余的加工量，提高了整体加工的可靠性和可控性，也提高了整体加工精度；同时在加工完毕后，数控系统可直接得出刻槽深度，无需进行手动测量，使整个刻伤过程实现自动化。
[0021]4)本技术的柔性机构采用对称的设计，确保了其变形时的稳定性，减少了因不稳定变形而造成的进给误差。
[0022]5)本技术使用柔性机构带动刀柄、刀片的移动和采用微型步进电机作为驱动的来源，极大地缩小了机头体积，使整个机头能够被完整地放入内径小于20mm的小口径钢管中进行刻伤作业。
[0023]6)本技术使用永磁体将刀柄固定在柔性机构上，保证刀柄固定的同时简化了刀柄和刀片的拆装，也减小了刀柄的整体体积；同时便于刀柄进行任意角度的旋转，实现在任意方向上进行刻伤的需求。
附图说明
[0024]图1是本技术的主视图；
[0025]图2是本技术的剖视图；
[0026]图3是本技术的刻伤机构的立体示意图。
具体实施方式
[0027]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]参照图1～图3，一种数控电火花刻伤测量一体化机头，包括外壳2、测量机构和刻伤机构，其中：
[0029]所述外壳2上设置有上盖1，上盖1盖在外壳2上，可对外壳2内部的构件起到一定的防护作用。
[0030]所述测量机构包括配套使用的激光发射头11和激光接收器3并且它们均安装在所述外壳2上。激光发射头11优选采用激光二极管。
[0031]所述刻伤机构包括丝杠组件、微型步进电机12、柔性机构8、刀柄5和刀片6，所述丝杠组件包括正反牙丝杠4、正牙螺母7和反牙螺母13，所述正反牙丝杠4可转动安装在所述外壳2上，所述正牙螺母7和反牙螺母13分别安装在所述正反牙丝杠4的正牙部分和反牙部分。正反牙丝杠4的正牙部分和反牙部分的螺纹旋向相反。
[0032]所述微型步进电机12安装在所述外壳2上，以用于驱动所述正反牙丝杠4实现正反转。正反牙丝杠4的正、反转可驱动正牙螺母7和反牙螺母13相互靠近、相互远离。本技术采用微型步进电机12，缩小了整体体积，使得本技术的机头可进入内径小于20mm的小口径钢管实现管内刻伤。
[0033]所述柔性机构8安装在所述正牙螺母7和/或所述反牙螺母13上，并且所述正牙螺母7和所述反牙螺母13配合夹住所述柔性机构8，以控制所述柔性机构8的弹性变形。
[0034]所述刀柄5安装在所述柔性机构8上，所述刀片6安装在所述刀柄5上，并且所述刀片6在初始位置时与待加工的钢管14的侧壁存在缝隙，以让激光15发射头11发射的激光15穿过该缝隙。所述刀片6的初始位置是指刀片6进入待加工的钢管14后还未进行刻伤工作时的位置。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控电火花刻伤测量一体化机头，其特征在于，包括外壳、测量机构和刻伤机构，其中：所述测量机构包括配套使用的激光发射头和激光接收器并且它们均安装在所述外壳上；所述刻伤机构包括丝杠组件、微型步进电机、柔性机构、刀柄和刀片，并且：所述丝杠组件包括正反牙丝杠、正牙螺母和反牙螺母，所述正反牙丝杠可转动安装在所述外壳上，所述正牙螺母和反牙螺母分别安装在所述正反牙丝杠的正牙部分和反牙部分；所述微型步进电机安装在所述外壳上，以用于驱动所述正反牙丝杠实现正反转；所述柔性机构安装在所述正牙螺母和/或所述反牙螺母上，并且所述正牙螺母和所述反牙螺母配合夹住该柔性机构，以控制所述柔性机构的弹性变形；所述刀柄安装在所述柔性机构上，所述刀片安装在所述刀柄上，所述刀片在初始位置时与待加工的钢管的侧壁存在缝隙，以让激光发射头发射的激光穿过该缝隙。2.根据权利要求1所述的一种数控电火花刻伤测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：康宜华，王闽，
申请(专利权)人：华工制造装备数字化国家工程中心有限公司，
类型：新型
国别省市：