刀具棒料直徑變化監控系統及方法
2023-04-28 16:34:46 1
專利名稱：刀具棒料直徑變化監控系統及方法
技術領域：
本發明涉及精密刀具加工設備領域，特別涉及一種刀具棒料直徑變化監控系統及方法。
背景技術：
刀具(Cutting Tool)作為接觸式加工中不可缺少的精密工具，其自身精度對於零件的加工精度可產生直接影響。精密刀具的加工，通常是在由X軸、Y軸、Z軸(沿對應坐標軸方向的平移軸)和B軸、C軸(精密旋轉軸)所組成的五軸聯動磨床上進行的，其中X軸、Y軸構成水平面垂直二維運動平臺，Z軸垂直於該水平面，B軸固定在Z軸上，帶有砂輪的主軸固定在B軸下方的輸出端。而製作精密刀具的毛胚料，則是通過無心磨床或外圓磨床加工而成的、包括各種直徑規格的精密研磨棒料，在這些刀具棒料中存在著直徑公差分布不均勻甚至部分超差的現象。在相關技術中，為避免由於夾持不準確而影響刀具的加工精度，需要根據棒料的實際尺寸預先選定相應規格的工裝夾具。然而在工裝夾具已經確定的情況下，如果棒料存在局部超差，就會在進給至超差區域時被工裝夾具卡死，這不僅會造成棒料報廢和砂輪磨損，而且會導致驅動電機的過載甚至是燒毀。為避免上述情況發生，相關技術還採用上料前預先檢測棒料直徑是否超差的方法，然而這種方法仍存在以下問題:其一，該方法只能抽檢，因此無法檢查出所有的超差區域；其二，檢測工序繁瑣，增加時間、人工成本；其三，在預檢過程中有可能造成棒料損傷甚至報廢。
發明內容
針對現有刀具加工裝置容易在棒料進給過程中由於局部超差而被工裝夾具卡死所導致的設備損耗嚴重、工序繁瑣、廢品率高的上述缺陷和問題，本發明的目的是提供一種配合現有設備使用的、能夠實時監測棒料直徑變化並在檢測到超差時中止進給的刀具棒料直徑變化監控系統及方法。為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:一種刀具棒料直徑變化監控系統，其特徵在於，包括測頭、判定模塊、報警器，所述測頭由底座，以及對稱安裝在底座上的信號發生器、信號接收器組成，刀具棒料在底座上方沿進給方向穿過信號發生器、信號接收器之間的區域，所述判定模塊用於計算棒料的直徑偏差，其與控制棒料進給的數控系統通過電路連接，所述判定模塊的輸入埠連接信號接收器，其輸出埠連接所述報警器。作為上述技術方案的優選，所述判定模塊的輸入埠與接收感應器通過網線連接。作為上述技術方案的優選，在沿棒料的進給方向上，所述測頭位於工具機中的精密旋轉軸和工裝夾具之間。作為上述技術方案的優選，所述判定模塊與控制棒料進給的數控系統安裝在計算機中。本發明還提供一種刀具棒料直徑變化監控方法，其特徵在於，含有以下步驟:Ql:將測頭安裝在工具機中的精密旋轉軸和工裝夾具之間，將判定模塊安裝在計算機中，其與用於控制棒料進給的數控系統以電路連接；Q2:調整棒料的位置，使其位於測頭的信號發生器、信號接收器之間；Q3:進給棒料，使其陸續通過測頭的測量區域，然後將測量結果傳輸至判定模塊；Q4:判定模塊根據所接收的測量結果計算出棒料直徑的實際值η ；Q5:判定模塊調用加工圖形文件，計算實際值η與理論值η』的差值Λη，然後對Λη值作出判斷，當An值被判定為未超差時，判定模塊不發出任何指令，數控系統控制棒料繼續進給。作為上述使用方法的優選，在所述步驟Q5中，還含有以下步驟:Q6:當Λ η值被判定為超差時，判定模塊向數控系統發出中止進給指令，同時開啟報警器，數控系統中止棒料進給。作為上述使用方法的優選，在所述步驟Q3中，還含有以下步驟:Q7:信號發生器向信號接收器發射光信號，所述光信號在垂直於水平面方向上的覆蓋長度L大於棒料的直徑；Q8:所述光信號部分被刀具棒料遮擋住，其餘的光信號分成上、下兩部分被信號接收器接收；Q9:信號接收器分別讀取上、下兩部分光信號在垂直於水平面方向上的覆蓋長度L1、L2，然後將L1、L2數值傳輸至判定模塊。作為上述使用方法的優選，在所述步驟Q4中，還含有以下步驟:QlO:判定模塊根據所測得的L1、L2數值，計算出棒料直徑的實際值n=L_Ll_L2。本發明所提供的刀具棒料直徑變化監控系統，通過讀取光信號的覆蓋長度以實時監控刀具棒料的直徑公差變化，並由判定模塊依據超差標準決定棒料繼續進給或中止。該系統與現有設備配合使用，可在加工的過程中預先對棒料的每個部分進行非接觸式的檢測，當出現超差情況時，判定模塊向數控系統發出中止進給指令，從而使棒料在其超差區域到達工裝夾具前即停止進給，避免造成卡死故障。因此，該系統及方法能夠降低設備損耗和生產成本，節約工時，提高資源利用率和產品合格率。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例的刀具棒料直徑變化監控系統中的測頭的結構及工作原理示意圖。圖2為本發明實施例的刀具棒料直徑變化監控系統應用於工具機中的結構示意圖。圖3為本發明實施例的刀具棒料直徑變化監控方法的步驟流程示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。如圖1所示，本發明實施例提供的一種刀具棒料直徑變化監控系統，包括測頭1，其由底座13，以及對稱安裝在底座13上的信號發生器11、信號接收器12組成，刀具棒料91在所述底座13上方沿進給方向穿過信號發生器11、信號接收器12之間的區域。圖1中的箭頭表示由信號發生器11向信號接收器12所發射出的光信號。如圖2所示，本發明實施例提供的一種刀具棒料直徑變化監控系統，還包括判定模塊2、報警器3，所述判定模塊2用於計算刀具棒料91的直徑偏差，其與原有的數控系統92通過電路連接，其輸入埠 21連接信號接收器12，其輸出埠 22連接所述報警器3。如圖2所示，所述判定模塊2的輸入埠 21與信號接收器12通過網線93連接。在沿棒料的進給方向上，所述測頭I位於工具機中的精密旋轉軸94和工裝夾具95之間。所述判定模塊2與原有的數控系統92均為安裝在計算機96中的軟體程序。如圖2所示，所述精密旋轉軸94固定在工具機中的平移軸97上，數控系統92控制平移軸97帶動精密旋轉軸94、刀具棒料91沿進給方向運動。圖2中的虛線部分1001表示平移軸97與數控系統92的原有連接方式。如圖3所示，本發明實施例還提供一種刀具棒料直徑變化監控方法，含有以下步驟:將測頭安裝在工具機中的精密旋轉軸和工裝夾具之間，將判定模塊安裝在計算機中，其與用於控制棒料進給的數控系統以電路連接；調整棒料的位置，使其位於測頭的信號發生器、信號接收器之間；進給棒料，使其陸續通過測頭的測量區域，然後將測量結果傳輸至判定模塊；判定模塊根據所接收的測量結果計算出棒料直徑的實際值η ;判定模塊調用加工圖形文件，計算實際值η與理論值η』的差值Δη,然後對Δη值作出判斷:當Δη值被判定為未超差時，判定模塊不發出任何指令，數控系統控制棒料正常進給，已經通過測量的棒料區域均繼續通過工裝夾具；當Λ η值被判定為超差時，判定模塊向數控系統發出中止進給指令，同時開啟報警器，數控系統中止棒料進給，被檢測出超差的棒料區域尚未到達工裝夾具即已停止運動。如圖1、圖3所示，作為上述使用方法的優選，還按照以下步驟執行:信號發生器向信號接收器發射光信號，所述光信號在垂直於水平面方向上的覆蓋長度L大於棒料的直徑；所述光信號部分被刀具棒料遮擋住，其餘的光信號分成上、下兩部分被信號接收器接收；信號接收器分別讀取上、下兩部分光信號在垂直於水平面方向上的覆蓋長度L1、L2，然後將L1、L2數值傳輸至判定模塊。如圖1、圖3所示，作為上述使用方法的優選，還按照以下步驟執行:判定模塊根據所測得的L1、L2數值，計算出棒料直徑的實際值n=L-Ll-L2。本發明所提供的刀具棒料直徑變化監控系統及方法，在棒料進給至工裝夾具前，預先利用光信號測量其直徑公差，並將測量結果通過網絡實時傳輸至計算機，由判定模塊對棒料直徑的實測值和理論值進行差值計算，然後對所得差值進行判斷，如判斷結果為超差，則向數控系統發出中止進給的指令，使棒料在其超差區域到達工裝夾具前停止進給，從而避免了卡死情況的發生。與傳統的刀具加工設備及方法相比，本發明不僅無需對棒料的直徑公差進行預檢，在精簡生產工序的同時保護棒料不受損傷，而且完全避免了棒料在通過工裝夾具時被卡死的情況發生，因此能夠提高測量效率，降低設備損耗和生產成本，節約工時，提高資源利用率和產品合格率。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種刀具棒料直徑變化監控系統，其特徵在於，包括測頭、判定模塊、報警器，所述測頭由底座，以及對稱安裝在底座上的信號發生器、信號接收器組成，刀具棒料在底座上方沿進給方向穿過信號發生器、信號接收器之間的區域，所述判定模塊用於計算棒料的直徑偏差，其與控制棒料進給的數控系統通過電路連接，所述判定模塊的輸入埠連接信號接收器，其輸出埠連接所述報警器。
2.根據權利要求1所述的一種刀具棒料直徑變化監控系統，其特徵在於，所述判定模塊的輸入埠與接收感應器通過網線連接。
3.根據權利要求1所述的一種刀具棒料直徑變化監控系統，其特徵在於，在沿棒料的進給方向上，所述測頭位於工具機中的精密旋轉軸和工裝夾具之間。
4.根據權利要求1所述的一種刀具棒料直徑變化監控系統，其特徵在於，所述判定模塊與控制棒料進給的數控系統安裝在計算機中。
5.一種刀具棒料直徑變化監控方法，其特徵在於，含有以下步驟: Ql:將測頭安裝在工具機中的精密旋轉軸和工裝夾具之間，將判定模塊安裝在計算機中，其與用於控制棒料進給的數控系統以電路連接； Q2:調整棒料的位置，使其位於測頭的信號發生器、信號接收器之間； Q3:進給棒料，使其陸續通過測頭的測量區域，然後將測量結果傳輸至判定模塊； Q4:判定模塊根據所接收的測量結果計算出棒料直徑的實際值η ; Q5:判定模塊調用加工圖形文件，計算實際值η與理論值η』的差值Λη，然後對An值作出判斷，當△ η值被判定為未超差時，判定模塊不發出任何指令，數控系統控制棒料繼續進給。
6.根據權利要求5所述的一種刀具棒料直徑變化監控方法，其特徵在於，在所述步驟Q5中，還含有以下步驟: Q6:當Λη值被判定為超差時，判定模塊向數控系統發出中止進給指令，同時開啟報警器，數控系統中止棒料進給。
7.根據權利要求5所述的一種刀具棒料直徑變化監控方法，其特徵在於，在所述步驟Q3中，還含有以下步驟: Q7:信號發生器向信號接收器發射光信號，所述光信號在垂直於水平面方向上的覆蓋長度L大於棒料的直徑； Q8:所述光信號部分被刀具棒料遮擋住，其餘的光信號分成上、下兩部分被信號接收器接收； Q9:信號接收器分別讀取上、下兩部分光信號在垂直於水平面方向上的覆蓋長度L1、L2，然後將L1、L2數值傳輸至判定模塊。
8.根據權利要求5所述的一種刀具棒料直徑變化監控方法，其特徵在於，在所述步驟Q4中，還含有以下步驟: QlO:判定模塊根據所測得的L1、L2數值，計算出棒料直徑的實際值n=L-Ll-L2。
全文摘要
本發明提供一種刀具棒料直徑變化監控系統，包括測頭、判定模塊，所述測頭由底座以及對稱安裝其上的信號發生器、信號接收器組成，刀具棒料在其間所包圍的區域中穿過，所述判定模塊與原有數控系統通過電路連接，其輸入埠與信號接收器連接，其輸出埠連接有報警器。該系統利用光信號的覆蓋長度變化以實時監控棒料直徑偏差，並由判定模塊通過計算確定棒料繼續進給或中止。該系統與現有設備配合使用，可在加工過程中預先對棒料進行非接觸式檢測，出現超差時，由判定模塊通過數控系統發出中止指令，使超差區域無法到達工裝夾具，從而避免造成卡死故障。該系統及方法能夠降低設備損耗和生產成本，節約工時，提高資源利用率和產品合格率。
文檔編號B24B49/12GK103144037SQ20131006589
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者崔華 申請人:崑山允可精密工業技術有限公司