[实用新型]激光制导深孔钻削在线检测与纠偏系统

说明书

技术领域

本实用新型属于内排屑深孔加工的技术领域，特别涉及一种激光制导深孔钻削在线检测与纠偏系统。

背景技术

深孔加工主要包括钻孔和镗孔，镗孔使原有的底孔扩大，钻孔通常指在实体上加工孔，钻前，没有底孔。深孔钻头，按排屑方式分主要为：内排屑深孔钻和外排屑深孔钻。深孔加工主要方式有：第一，刀具旋转，工件进给；第二，工件旋转，刀具进给。

深孔加工是机械加工的难点，加工过程中难以观察加工部位和刀具状况，因此，实时检测深孔和刀具误差，发现偏斜，及时纠正，是需要解决的重大课题，也是远未得到解决的技术难题。

发明内容

本实用新型的发明目的：为了解决现有深孔加工过程中难以观察加工部位和刀具状况的问题，为工件旋转、钻头进给、内排屑深孔钻削加工过程，提供一种利用激光实时检测内排屑深孔钻头位置和姿态（即角度），并根据需要自动调整钻头姿态，使其恢复到初始值的检测和纠偏系统。

本实用新型采用如下的技术方案实现：

激光制导深孔钻削在线检测与纠偏系统，其特征在于包括检测部分以及纠偏部分，所述的检测部分包括一号光源、二号光源，钻杆上平行于钻杆轴线开设的过光孔以及钻头背部上设置的与钻头固定连接的光束接收区，所述的一号光源、二号光源设置于钻杆的后方对应过光孔的位置，一号光源、二号光源发出的一号入射光束、二号入射光束平行于钻杆初始轴线，一号入射光束、二号入射光束穿过过光孔进入光束接收区经过光束接收区处理形成一号返回光束、二号返回光束，两路返回光束穿过过光孔返回，一号返回光束到达钻头位置传感器，二号返回光束到达钻头姿态传感器；

所述的纠偏部分包括加力机构以及钻杆上平行于钻杆轴线开设的若干加力孔，加力孔的孔数大于等于三，加力机构穿过加力孔，与钻头背面连接。

所述的一号光源和二号光源为激光源或者强光源，光束接收区包括立方体角锥棱镜以及反射镜，一号光源和钻头位置传感器的位置对应于立方体角锥棱镜的高度范围内，二号光源的前方设置相对于返回光束倾斜的钻头姿态传感器，钻头姿态传感器上对应二号光源的位置开设微孔，钻头姿态传感器的位置对应于反射镜的高度范围内。

所述的一号光源、二号光源、钻头位置传感器、钻头姿态传感器都固定安装于外架上，所述的反射镜镜、立方体角锥棱镜都固定安装于内架，内架安装于钻头背部上。

所述的钻头包括钻头体、小直径段、挡环、以及与钻杆连接的螺纹段，小直径段的直径小于钻头体、钻杆的直径，也小于挡环的直径，挡环的后侧面紧靠在钻杆的前端面，光束接收区设置于小直径段外围的空间内。

所述的钻头背部和钻杆的前端面上分别开有相互对应的环槽，两个环槽上安装有挡油环套，挡油环套配套有Y形密封圈，光束接收区和加力机构的前端设置于挡油环套和小直径段之间的空间内。

所述的加力机构可以为拉杆结构，其包括电动机，电动机通过齿轮传动副连接拉杆，拉杆穿过加力孔，拉杆头部伸入钻头背部开设的连接孔内，拉杆头部作用于球面垫圈，球面垫圈作用于盖，盖固定于钻头背部。拉杆上安装有力传感器。

所述的加力机构也可以为拉绳结构，其包括拉绳，拉绳一端与钻头背部连接，拉绳的另一端绕经定滑轮后与螺套连接，与螺套形成螺纹配合的螺杆与电动机的输出轴固连。拉绳上安装有力传感器。

所述的加力机构也可以为其他满足要求的形式。

所述的钻头位置传感器和钻头姿态传感器通常与计算机、运算控制器相连，计算机、运算控制器又与加力机构的驱动连接。

本实用新型充分利用激光或强光及反射镜、棱镜等光学镜的特殊属性工作，在线检测钻头在加工过程中的位置和姿态（即角度），分别用坐标值和欧拉角表示，由计算机实时显示。另外从内排屑深孔钻头背面的几个加力孔加力，调整钻头姿态，在不停机的情况下，纠偏。所加的力通过力传感器，由计算机实时显示、监控。

本实用新型相关主要零部件有：内排屑深孔钻头（简称钻头）、钻杆、光源、反射镜、立方体角锥棱镜、拉杆或拉绳、纠正钻头用的电动机、运算控制器、计算机。

钻头固定于钻杆，钻杆固定于进给箱上，只作进给运动。输油器为深孔加工提供高压油，油从输油器孔流入，经过钻杆与工件的间隙和钻头相邻刀片间的间隙，从钻杆内孔将铁屑冲出。钻杆内孔与外圆之间钻有一个通孔，用于通过发射光束和返回光束，简称过光孔。