本實用新型所述的非接觸式刀具測量及破損檢測裝置，涉及一種非接觸式刀具檢測裝置，具體為采用激光對刀具進行測量及破損檢測的裝置。

背景技術：

刀具在切削過程中因為摩擦作用將逐漸磨損，當磨損量達到一定的程度時，切削力加大，切削溫度升高，切屑顏色變化，甚至產生振動。同時，工件尺寸可能發生變化，已加工的表面也明顯惡化，此時必須要更新刀具。有時，刀具也有可能在切削過程中突然損壞而失效，造成刀具破損。刀具的磨損，破損及其使用壽命對加工的質量，生產效率和成本的影響很大，因此它是切削過程中極為重要的問題之一。在刀具的使用過程中，不可避免的會使刀具發生磨損，而平時我們肉眼無法觀測出刀具的磨損情況。

隨著制造技術與工業自動控制技術的發展，對制造業的自動化程度和智能化水平提出了更高的要求。因此，利用激光對刀具在線自動檢測和破損檢測技術就成為切削加工行業和刀具生產行業對刀具參數進行檢測的優選技術，從而大大提高了切削加工和刀具生產的自動化、智能化進程，有效解決了產品質量的監控問題。

激光檢測技術可以利用到切削加工行業的應用研究主要是注重于刀具狀態的監測，比如：刀具的異常缺失、磨損、破損、折斷、崩刃、選刀錯誤，尤其是隨著我國的航空、汽車以及醫療器械制造業的發展，對相關零部件的加工精度越來越高，加工零部件過程中的刀具狀態檢測顯得尤為重要，刀具狀態檢測是切削加工行業的一個重要環節。

針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的非接觸式刀具測量及破損檢測裝置，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設計一種新型的非接觸式刀具測量及破損檢測裝置。用以實現對刀具狀態的檢測，進而保證產品加工質量問題。

本實用新型的技術解決方案是這樣實現的：

本實用新型所述的非接觸式刀具測量及破損檢測裝置，其特征在于所述的非接觸式刀具測量及破損檢測裝置包括激光發射單元、激光接收單元；激光發射單元與激光接收單元相對設置，激光發射單元發射孔射出的激光射入激光接收單元的接收孔，待測刀具置于光束的路徑上；激光發射單元與激光接收單元通過底部設置的航空接頭與外部電纜及控制系統相連接；激光發射單元與激光接收單元通過底部設置的螺紋直通與外部氣源相連接；

本實用新型所述的激光發射單元包括：發射單元殼體、激光發射裝置、發射單元硬件電路、機械快門結構、航空快接裝置；激光發射裝置與發射單元硬件電路裝于發射單元殼體內部，機械快門結構裝于發射單元殼體的前部及下部；航空快接裝置裝于發射單元殼體下部；

本實用新型所述的激光接收單元包括：接收單元殼體、激光接收裝置、接收單元硬件電路、機械快門結構、航空快接裝置；激光接收裝置與接收單元硬件電路裝于接收單元殼體內部，機械快門結構裝于接收單元殼體的前部及下部；航空快接裝置裝于接收單元殼體下部。

本實用新型所述的發射單元殼體包括：發射單元前殼體與發射單元后殼體；發射單元前殼體上加工有氣孔Ⅰ、氣孔Ⅱ及通孔；發射單元前殼體與發射單元后殼體通過螺栓連接為一體。

本實用新型所述的激光發射裝置包括：透鏡、激光發射器角度調節器及激光發射器；激光發射器角度調節器裝于發射單元前殼體的內側，激光發射器裝于激光發射器角度調節器上，激光發射器和激光發射器角度調節器與發射單元硬件電路相連接；透鏡裝于通孔上，位于發射單元前殼體的前部。

本實用新型所述的接收單元殼體包括：接收單元前殼體與接收單元后殼體；接收單元前殼體上加工有氣孔Ⅰ、氣孔Ⅱ及通孔；接收單元前殼體與接收單元后殼體通過螺栓連接為一體。

本實用新型所述的激光接收裝置包括：光電接收組件及透鏡；光電接收組件裝于接收單元前殼體上并與接收單元硬件電路相連接；透鏡裝于通孔上，位于接收單元前殼體的前部。

本實用新型所述的機械快門結構包括：防塵遮板組件、氣體分流塊及螺紋直通；防塵遮板組件裝于發射單元前殼體及接收單元前殼體的前部，防塵遮板組件上的鏡頭與透鏡同軸；螺紋直通裝于氣體分流塊上，氣體分流塊裝于發射單元前殼體及接收單元前殼體的下部，將螺紋直通傳送來的氣體分別送入氣孔Ⅰ和氣孔Ⅱ中；螺紋直通與外部氣源相連接。

本實用新型所述的航空快接裝置包括：航空接頭轉接塊及航空接頭；航空接頭裝于航空接頭轉接塊上，航空接頭轉接塊裝于發射單元后殼體與接收單元后殼體的下部；航空接頭與外部電纜及控制系統相連接。

本實用新型主要在于提供一種利用半導體激光器實現非接觸式刀具檢測的裝置。半導體激光器的激光屬于可見光，Class2類激光，直徑小于0.4mm，擴散角≤3°，功率≤3mW，波長為640—670nm。該檢測裝置的測量不確定度主要由三部分誤差組成，即光學系統對測量精度的影響，加工過程中的環境保護對測量精度的影響和測量過程中的環境保護對測量精度的影響。

本實用新型是以激光為載體，具有測量精度高、測量速度快、測量范圍大等優點。其工作原理是由發射單元中的半導體激光器發射出光束，光束經過聚焦準直鏡組后形成一束聚焦準直的激光。外部氣源經過發射單元氣體分流塊后形成兩路氣源，一路用于打開機械快門結構，使激光從發射單元發射出去；另外一路用于使腔體內形成正氣壓，防止外界灰塵雜物等進入腔體內，達到氣密封的效果。聚焦準直后的激光束通過機械快門結構從發射單元射出，射向對側同樣帶有快門結構的接收單元。外部氣源經過接收單元氣體分流塊后形成兩路氣源，一路用于打開機械快門結構，使激光射入到接收單元；另外一路用于使腔體內形成正氣壓，防止外界灰塵雜物等進入腔體內，達到氣密封的效果。射入接收單元的光束經過接收單元快門結構后射在光電接收組件上，完成光電轉換，電信號在經過前端信號處理及高速高精度的AD進行處理，得到激光強度，根據遮擋激光的百分比以及算法來推導出刀具的相關測量尺寸。刀具在測量過程中，通過旋轉或移動來逐漸靠近并遮擋工作區域的激光束，當遮擋到50％的情況下，接收單元會輸出脈沖觸發信號給數控系統，數控系統通過這個觸發信號鎖存機床當前運動軸的位置，經過換算得到刀具的幾何尺寸。該裝置還可以用來檢測刀具的破損情況。將刀具快速移動到一個應該能截斷激光束的位置，如果這時接收器還能接收到激光束，則說明刀具的刀尖已損壞。

本實用新型的優點是顯而易見的，主要表現在：

1、本實用新型可以在正常的主軸轉速下對刀具進行測量，獲得刀具的跳動

和振擺圓錐參數；

2、本實用新型能夠測量非常小的、精巧的刀具，而不會磨損或損壞刀具；

3、本實用新型能夠以極高的速度檢測刀具的破損情況，檢測循環時間短，自動加工可靠性高；

4、本實用新型能夠檢測多齒刀具的每個刀齒的損壞情況。

本實用新型具有結構新穎設計簡單，能有效的降低成本，減少實驗人員的工作量，安裝方便，占用空間小，方便安裝及調整等優點，其大批量投入市場必將產生積極的社會效益和顯著的經濟效益。

附圖說明

本實用新型共有3幅附圖,其中：

附圖1為本實用新型結構示意圖；

附圖2為本實用新型激光發射單元結構示意圖；

附圖3為本實用新型激光接收單元結構示意圖。

在圖中：1、激光發射單元 2、光束 3、待測刀具 4、激光接收單元 5、鏡頭 6、防塵遮板組件 7、透鏡 8、通孔 9、發射單元前殼體 10、發射單元硬件電路 11、激光發射器角度調節器 12、激光發射器 13、發射單元后殼體 14、航空接頭 15、航空接頭轉接塊 16、氣體分流塊 17、螺紋直通 18、接收單元前殼體 19、光電接收組件 20、接收單元硬件電路 21、接收單元后殼體 K1、氣孔Ⅰ K2、氣孔Ⅱ。

具體實施方式

本實用新型的具體實施例如附圖所示，非接觸式刀具測量及破損檢測裝置包括激光發射單元1、激光接收單元4；激光發射單元1與激光接收單元4相對設置，激光發射單元1發射孔射出的激光射入激光接收單元4的接收孔，待測刀具3置于光束2的路徑上；激光發射單元1與激光接收單元4通過底部設置的航空接頭14與外部電纜及控制系統相連接；激光發射單元1與激光接收單元4通過底部設置的螺紋直通17與外部氣源相連接；

激光發射單元1包括：發射單元殼體、激光發射裝置、發射單元硬件電路10、機械快門結構、航空快接裝置；激光發射裝置與發射單元硬件電路10裝于發射單元殼體內部，機械快門結構裝于發射單元殼體的前部及下部；航空快接裝置裝于發射單元殼體下部；

激光接收單元4包括：接收單元殼體、激光接收裝置、接收單元硬件電路20、機械快門結構、航空快接裝置；激光接收裝置與接收單元硬件電路20裝于接收單元殼體內部，機械快門結構裝于接收單元殼體的前部及下部；航空快接裝置裝于接收單元殼體下部。

發射單元殼體包括：發射單元前殼體9與發射單元后殼體13；發射單元前殼體上加工有氣孔ⅠK1、氣孔ⅡK2及通孔8；發射單元前殼體9與發射單元后

殼體13通過螺栓連接為一體。

激光發射裝置包括：透鏡7、激光發射器角度調節器11及激光發射器12；激光發射器角度調節器11裝于發射單元前殼體9的內側，激光發射器12裝于激光發射器角度調節器11上，激光發射器12和激光發射器角度調節器與發射單元硬件電路10相連接；透鏡裝于通孔8上，位于發射單元前殼體9的前部。

接收單元殼體包括：接收單元前殼體18與接收單元后殼體21；接收單元前殼體上加工有氣孔ⅠK1、氣孔ⅡK2及通孔8；接收單元前殼體18與接收單元后殼體21通過螺栓連接為一體。

激光接收裝置包括：光電接收組件19及透鏡7；光電接收組件19裝于接收單元前殼體上并與接收單元硬件電路20相連接；透鏡7裝于通孔8上，位于接收單元前殼體18的前部。

機械快門結構包括：防塵遮板組件6、氣體分流塊16及螺紋直通17；防塵遮板組件6裝于發射單元前殼體9及接收單元前殼體18的前部，防塵遮板組件6上的鏡頭5與透鏡7同軸；螺紋直通17裝于氣體分流塊16上，氣體分流塊16裝于發射單元前殼體9及接收單元前殼體18的下部，將螺紋直通17傳送來的氣體分別送入氣孔ⅠK1和氣孔ⅡK2中；螺紋直通17與外部氣源相連接。

航空快接裝置包括：航空接頭轉接塊15及航空接頭14；航空接頭14裝于航空接頭轉接塊15上，航空接頭轉接塊15裝于發射單元后殼體13與接收單元后殼體21的下部；航空接頭14與外部電纜及控制系統相連接。

以上所述，僅為本實用新型的較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，所有熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型公開的技術范圍內，根據本實用新型的技術方案及其本實用新型的構思加以等同替換或改變均應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。