高精度激光尋邊器的結構設計

馮 嫦，劉慶倫，李政建，李志源，鄒金寶

（中山火炬職業(yè)技術學院裝備智造學院，廣東 中山 528436）

尋邊器是在數控加工中，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，再選另一邊得出數值，從而計算中點坐標值，然后確定XY平面的加工中心。目前隨著生產需求的變化，尋邊器也出現了不同的類型產品以及不同的尋邊方法，尋邊器在行業(yè)術語中也稱為“分中棒”。

常見的尋邊方法有：試切對刀法；塞尺、標準芯棒、塊規(guī)對刀法；尋邊器、偏心棒和軸設定器等工具對刀法、轉移（間接）對刀法；頂尖對刀法；百分表（或千分表）對刀法[1]。分中棒在目前市場上已經有了很多的類型，按生產的需要分為光電式、防磁式、回轉式、陶瓷式、偏置式等，比較常用的是偏置式。但操作者失誤會導致分中受損的缺點也顯而易見，并且分中棒與刀柄的同軸度會隨使用次數而增加。光電分中棒對機床的導電性要求較高，操作者在不知情的情況下會弄斷分中棒。光電式尋邊器找正和測量的精度相對精度較高，但是由于對工作環(huán)境有要求，灰塵和異物等都對其產生影響[2]。因此根據常見的尋邊器存在的問題，文章設計激光尋邊器，希望能在生產過程中提高產品質量與精度。

1 激光尋邊器的材料選擇和結構設計

激光分中系統(tǒng):圓柱型主殼設計：目前大多數CNC機床的刀具都是圓柱體的，跟刀柄與圓柱和圓孔的方式配合。主殼設計成圓柱體方便與刀柄配合，不需設計特殊夾具。圓柱型的設計具有經濟性，時效性。

文章所涉及的高精度激光尋邊器的原理，內置有激光發(fā)射感應器，利用激光照射工件，工件反饋激光信號實現分中[3]。針對現用的分中棒存在操作不當容易造成分中棒和工件表面損壞的不足，對分中棒進行了改進，改進后的分中棒利用紅外線識別，能在不接觸工件表面的情況下進行分中。提高了加工效率、操作者的容錯率和產品的質量。

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，強度和韌性配合好，因此主要用來制造復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。除用熔煉方法生產的高速鋼外，20世紀60年代以后又出現了粉末冶金高速鋼，它的優(yōu)點是避免了熔煉法生產所造成的碳化物偏析而引起機械性能降低和熱處理變形。

目前大多數CNC機床的刀具都是圓柱體的，跟刀柄與圓柱和圓孔的方式配合。主殼設計成圓柱體方便與刀柄配合，不需設計特殊夾具，圓柱型的設計具有經濟性，時效性。結構中所有圓角為R0.2，未標注尺寸公差為±0.1mm，結構設計如下。

（1）激光尋邊器外殼結構設計。在進行激光分中棒外殼結構設計時，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）激光尋邊器上蓋結構設計。在進行激光分中棒上蓋結構設計時，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）校正板結構設計。在進行校正板結構設計時，考慮到和工件配合與成本問題，設計成長×寬×高：100mm×100mm×5mm，如圖 3所示。

圖1激光尋邊器外殼結構設計

圖2激光尋邊器上蓋結構設

利用組件功能把所有的零配件進行裝配，如圖4所示。

圖3校正板結構設計

圖4激光尋邊器結構圖

2 結 語

文章所介紹的激光尋邊器（分中棒）能在數控加工中的快速找正平面中心點坐標，提高生產效率和產品質量，具有一定實際生產意義與價值。