高精度激光尋邊器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

馮 嫦，劉慶倫，李政建，李志源，鄒金寶

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院裝備智造學(xué)院，廣東 中山 528436）

尋邊器是在數(shù)控加工中，為了精確確定被加工工件的中心位置的一種檢測(cè)工具。尋邊器的工作原理是首先在X或者Y軸上選定一邊為零，再選另一邊得出數(shù)值，從而計(jì)算中點(diǎn)坐標(biāo)值，然后確定XY平面的加工中心。目前隨著生產(chǎn)需求的變化，尋邊器也出現(xiàn)了不同的類型產(chǎn)品以及不同的尋邊方法，尋邊器在行業(yè)術(shù)語中也稱為“分中棒”。

常見的尋邊方法有：試切對(duì)刀法；塞尺、標(biāo)準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)對(duì)刀法；尋邊器、偏心棒和軸設(shè)定器等工具對(duì)刀法、轉(zhuǎn)移（間接）對(duì)刀法；頂尖對(duì)刀法；百分表（或千分表）對(duì)刀法[1]。分中棒在目前市場(chǎng)上已經(jīng)有了很多的類型，按生產(chǎn)的需要分為光電式、防磁式、回轉(zhuǎn)式、陶瓷式、偏置式等，比較常用的是偏置式。但操作者失誤會(huì)導(dǎo)致分中受損的缺點(diǎn)也顯而易見，并且分中棒與刀柄的同軸度會(huì)隨使用次數(shù)而增加。光電分中棒對(duì)機(jī)床的導(dǎo)電性要求較高，操作者在不知情的情況下會(huì)弄斷分中棒。光電式尋邊器找正和測(cè)量的精度相對(duì)精度較高，但是由于對(duì)工作環(huán)境有要求，灰塵和異物等都對(duì)其產(chǎn)生影響[2]。因此根據(jù)常見的尋邊器存在的問題，文章設(shè)計(jì)激光尋邊器，希望能在生產(chǎn)過程中提高產(chǎn)品質(zhì)量與精度。

1 激光尋邊器的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

激光分中系統(tǒng):圓柱型主殼設(shè)計(jì)：目前大多數(shù)CNC機(jī)床的刀具都是圓柱體的，跟刀柄與圓柱和圓孔的方式配合。主殼設(shè)計(jì)成圓柱體方便與刀柄配合，不需設(shè)計(jì)特殊夾具。圓柱型的設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)性，時(shí)效性。

文章所涉及的高精度激光尋邊器的原理，內(nèi)置有激光發(fā)射感應(yīng)器，利用激光照射工件，工件反饋激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)分中[3]。針對(duì)現(xiàn)用的分中棒存在操作不當(dāng)容易造成分中棒和工件表面損壞的不足，對(duì)分中棒進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的分中棒利用紅外線識(shí)別，能在不接觸工件表面的情況下進(jìn)行分中。提高了加工效率、操作者的容錯(cuò)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

這款分中棒采用高速鋼，高速鋼（HSS）是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼，俗稱白鋼。高速鋼的工藝性能好，強(qiáng)度和韌性配合好，因此主要用來制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。除用熔煉方法生產(chǎn)的高速鋼外，20世紀(jì)60年代以后又出現(xiàn)了粉末冶金高速鋼，它的優(yōu)點(diǎn)是避免了熔煉法生產(chǎn)所造成的碳化物偏析而引起機(jī)械性能降低和熱處理變形。

目前大多數(shù)CNC機(jī)床的刀具都是圓柱體的，跟刀柄與圓柱和圓孔的方式配合。主殼設(shè)計(jì)成圓柱體方便與刀柄配合，不需設(shè)計(jì)特殊夾具，圓柱型的設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)性，時(shí)效性。結(jié)構(gòu)中所有圓角為R0.2，未標(biāo)注尺寸公差為±0.1mm，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。

（1）激光尋邊器外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行激光分中棒外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到加工和裝夾因素。R10的圓柱便于與刀柄配合，如圖1所示。

（2）激光尋邊器上蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行激光分中棒上蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到與外殼的配合，采用M14螺紋與主體外殼配合，如圖2所示。

（3）校正板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行校正板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到和工件配合與成本問題，設(shè)計(jì)成長×寬×高：100mm×100mm×5mm，如圖 3所示。

圖1激光尋邊器外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2激光尋邊器上蓋結(jié)構(gòu)設(shè)

利用組件功能把所有的零配件進(jìn)行裝配，如圖4所示。

圖3校正板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4激光尋邊器結(jié)構(gòu)圖

2 結(jié) 語

文章所介紹的激光尋邊器（分中棒）能在數(shù)控加工中的快速找正平面中心點(diǎn)坐標(biāo)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有一定實(shí)際生產(chǎn)意義與價(jià)值。