高精度激光寻边器的结构设计

冯 嫦，刘庆伦，李政建，李志源，邹金宝

（中山火炬职业技术学院装备智造学院，广东 中山 528436）

寻边器是在数控加工中，为了精确确定被加工工件的中心位置的一种检测工具。寻边器的工作原理是首先在X或者Y轴上选定一边为零，再选另一边得出数值，从而计算中点坐标值，然后确定XY平面的加工中心。目前随着生产需求的变化，寻边器也出现了不同的类型产品以及不同的寻边方法，寻边器在行业术语中也称为“分中棒”。

常见的寻边方法有：试切对刀法；塞尺、标准芯棒、块规对刀法；寻边器、偏心棒和轴设定器等工具对刀法、转移（间接）对刀法；顶尖对刀法；百分表（或千分表）对刀法[1]。分中棒在目前市场上已经有了很多的类型，按生产的需要分为光电式、防磁式、回转式、陶瓷式、偏置式等，比较常用的是偏置式。但操作者失误会导致分中受损的缺点也显而易见，并且分中棒与刀柄的同轴度会随使用次数而增加。光电分中棒对机床的导电性要求较高，操作者在不知情的情况下会弄断分中棒。光电式寻边器找正和测量的精度相对精度较高，但是由于对工作环境有要求，灰尘和异物等都对其产生影响[2]。因此根据常见的寻边器存在的问题，文章设计激光寻边器，希望能在生产过程中提高产品质量与精度。

1 激光寻边器的材料选择和结构设计

激光分中系统:圆柱型主壳设计：目前大多数CNC机床的刀具都是圆柱体的，跟刀柄与圆柱和圆孔的方式配合。主壳设计成圆柱体方便与刀柄配合，不需设计特殊夹具。圆柱型的设计具有经济性，时效性。

文章所涉及的高精度激光寻边器的原理，内置有激光发射感应器，利用激光照射工件，工件反馈激光信号实现分中[3]。针对现用的分中棒存在操作不当容易造成分中棒和工件表面损坏的不足，对分中棒进行了改进，改进后的分中棒利用红外线识别，能在不接触工件表面的情况下进行分中。提高了加工效率、操作者的容错率和产品的质量。

这款分中棒采用高速钢，高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

目前大多数CNC机床的刀具都是圆柱体的，跟刀柄与圆柱和圆孔的方式配合。主壳设计成圆柱体方便与刀柄配合，不需设计特殊夹具，圆柱型的设计具有经济性，时效性。结构中所有圆角为R0.2，未标注尺寸公差为±0.1mm，结构设计如下。

（1）激光寻边器外壳结构设计。在进行激光分中棒外壳结构设计时，考虑到加工和装夹因素。R10的圆柱便于与刀柄配合，如图1所示。

（2）激光寻边器上盖结构设计。在进行激光分中棒上盖结构设计时，考虑到与外壳的配合，采用M14螺纹与主体外壳配合，如图2所示。

（3）校正板结构设计。在进行校正板结构设计时，考虑到和工件配合与成本问题，设计成长×宽×高：100mm×100mm×5mm，如图 3所示。

图1激光寻边器外壳结构设计

图2激光寻边器上盖结构设

利用组件功能把所有的零配件进行装配，如图4所示。

图3校正板结构设计

图4激光寻边器结构图

2 结 语

文章所介绍的激光寻边器（分中棒）能在数控加工中的快速找正平面中心点坐标，提高生产效率和产品质量，具有一定实际生产意义与价值。