機械手切削加工檢測系統及機械手切削加工檢測方法與流程

2023-05-17 04:28:46

本發明涉及機械手切削加工領域，具體地說，涉及一種機械手切削加工檢測系統，以及一種機械手切削加工檢測方法。

背景技術：

在切削加工過程中，加工精度檢測具有是很重要的步驟；當零件加工完成後，有大量的精度檢測工作需要完成，主要包括工件加工尺寸誤差檢測、工件表面加工質量檢測等。

目前，零件精度檢測的方法主要有手工檢測、離線三坐標儀檢測、在線檢測等。手工檢測是使用千分表、卡尺等常規量具、量儀人工校正檢驗，其效率低下，精度容易受到人為的影響，影響加工中心的利用率及產品的自動化加工流程。離線檢測是在加工工序之間或加工完成後，將工件從加工中心取下，利用其它檢測設備進行檢測，即加工與尺寸精度檢測不在同一設備上進行，且二者不同步，工件的二次定位和裝夾會帶來原始誤差，不利於保證零件加工精度；同時，重複的卸載和裝夾會降低生產效率；此外，對於大型加工工件，離線檢測過程複雜，耗時長，並不適用與大規模自動化生產過程。

在線檢測是通過加工中心配備一個觸髮式測頭以及相應的檢測宏程序，構成在線加工檢測系統，同時檢測結果反饋給誤差評定系統，可以對加工工件尺寸精度誤差進行修正與補償，避免了手工檢測和離線檢測的弊端，即保證了工件的加工精度又提高了製造加工的生產效率。

因此，現需提供一種適用於機械手的機械手切削加工檢測系統，以及一種機械手切削加工檢測方法。

技術實現要素：

為此，本發明提供一種適用於機械手的機械手切削加工檢測系統，以及一種機械手切削加工檢測方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種機械手切削加工檢測系統，其包括切削刀具組件，將所述切削刀具組件安裝在所述機械手臂上的安裝組件，以及通過伺服系統對所述切削刀具組件的加工路徑進行控制的數控系統；還包括安裝在所述機械手臂上的在線檢測單元；所述在線檢測結構包括固定在所述機械手臂上的檢測安裝板、安裝在所述檢測安裝板上的檢測頭、以及誤差評定系統；其中，所述檢測頭與所述數控系統相連，所述檢測頭根據預設程序對被加工工件進行檢測，並將檢測結果反饋至所述誤差評定系統，所述誤差評定系統將檢測結果與給定的預設誤差範圍進行比較，若檢測結果超出預設範圍，所述數控系統生成新的加工路徑，所述切削刀具組件對所述被加工工件進行再次加工。

所述安裝組件包括與所述機械手臂固定連接的連接板，用於安裝所述切削刀具組件的刀具安裝板，以及將所述連接板與所述刀具安裝板連接成一體的至少一個連接臂；其中，所述連接板垂直於所述刀具安裝板。

所述連接臂設為兩個，其中一個所述連接臂與所述刀具安裝板的連接處設有第一安裝孔，所述檢測安裝板上成型有第二安裝孔，連接件通過所述第一安裝孔和所述第二安裝孔將所述檢測安裝板與所述安裝組件固定連接。

所述檢測安裝板呈環形扣合狀，其具有第一通孔、第一扣合部和第二扣合部，所述安裝組件上成型有與所述第一通孔相對應的第二通孔；其中，所述檢測頭安裝在所述第一通孔和所述第二通孔內，並通過所述第一扣合部和所述第二扣合部的扣合併緊固在所述第一通孔內。

所述第一扣合部上成型有至少一個第一螺紋盲孔，所述第二扣合部上成型有至少一個第一螺紋通孔，第一固定螺杆穿過所述第一螺紋通孔並在所述第一螺紋盲孔的配合下將所述第一扣合部和所述第二扣合部扣緊。

所述連接板上成型有多個第三通孔，多個連接螺杆穿過多個所述第三通孔將所述連接板與所述機械手臂的法蘭固定連接。

所述刀具安裝板呈環形扣合狀，其具有第四通孔、第三扣合部和第四扣合部，所述切削刀具組件的電機主軸安裝在所述第四通孔內，並通過所述第三扣合部和所述第四扣合部的扣合被緊固在所述第二通孔內。

所述第三扣合部上成型有至少一個第二螺紋盲孔，所述第四扣合部上成型有至少一個第二螺紋通孔，第二固定螺杆穿過所述第二螺紋通孔並在所述第二螺紋盲孔的配合下將所述第三扣合部和所述第四扣合部扣緊。

所述切削刀具組件包括電機主軸、與所述電機主軸相連的刀柄以及安裝在所述刀柄上的刀具。

一種適用於如上所述的機械手切削加工檢測系統的機械手切削加工檢測方法，其包括如下步驟：

a、設置檢測頭的預定程序和誤差評定系統的預設範圍，伺服系統驅動所述切削刀具組件對被加工工件進行加工；

b、所述被加工工件加工完畢後，機械手臂旋轉90度，所述檢測頭按照預定程序對所述被加工工件進行檢測，並將檢測結果反饋給所述誤差評定系統；

c、所述誤差評定系統將檢測結果與預設範圍進行比較，若檢測結果超出所述預設範圍，則執行步驟d；若檢測結果未超出所述預設範圍，則所述機械手臂復位，進行下一個被加工工件的加工程序；

d、所述數控系統生成新的加工路徑，所述機械手臂復位，伺服系統驅動所述切削刀具組件對所述被加工工件進行再次加工，而後執行程序b及其後續步驟。

本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：

在本發明中，所述在線檢測結構和所述切削刀具組件都安裝在所述機械手臂上，當被加工工件加工完畢後，只需旋轉所述機械手臂即可對所述被加工工件進行在線檢測，並將檢測結果反饋給所述誤差評定系統，實現被加工工件的誤差補償與修正；同時，在檢測時或者再次加工時都無需對被加工工件進行二次夾裝，不會影響所述被加工工件的再次切削，該機械手切削加工檢測系統在提供被加工工件的加工精度的同時保證了所述被加工工件的加工效率。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明。

其中，圖1是本發明所述的機械手切削加工檢測系統的整體結構示意圖；

圖2是本發明所述的機械手切削加工檢測系統的結構示意圖；

圖3是本發明所述的安裝組件的結構示意圖；

圖4是本發明所述的檢測安裝板的結構示意圖；

圖5是本發明所述的機械手切削加工檢測方法的模塊示意圖；

附圖標記說明：1-機械手臂；2-檢測安裝板；3-檢測頭；4-連接板；5-刀具安裝板；6-連接臂；7-第一安裝孔；8-第二安裝孔；9-第三通孔；10-第一通孔；11-第一扣合部；12-第二扣合部；13-第二通孔；14-第一螺紋盲孔；15-第一螺紋通孔；16-第四通孔；17-第三扣合部；18-第四扣合部；19-第二螺紋盲孔；20-第二螺紋通孔；21-電機主軸；22-刀柄；23-刀具。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

實施例1

如圖1、2、3和4所示，本實施例的機械手切削加工檢測系統，其包括切削刀具組件，將所述切削刀具組件安裝在機械手臂1上的安裝組件，以及通過伺服系統對所述切削刀具組件的加工路徑進行控制的數控系統；還包括安裝在所述機械手臂1上的在線檢測單元；所述在線檢測單元包括固定在所述機械手臂1上的檢測安裝板2以及安裝在所述檢測安裝板2上的檢測頭3；其中，所述檢測頭3與所述數控系統相連，所述檢測頭3根據預設程序對被加工工件進行檢測，並將檢測結果反饋至所述誤差評定系統，所述誤差評定系統將檢測結果與給定的預設誤差範圍進行比較，若檢測結果超出預設範圍，所述數控系統生成新的加工路徑，所述切削刀具組件對所述被加工工件進行再次加工。

在本實施例中，優選所述在線檢測結構為尺寸精度在線檢測單元；進一步，所述被加工工件的加工過程中，由於種種原因存在一定程度的加工誤差，使得被加工工件的一次加工後的實際尺寸與預想尺寸之間存在偏差，因此通過所述尺寸精度在線檢測單元對一次加工後的所述被加工工件進行尺寸檢測，並將結果反饋給誤差評定系統，將檢測結果與給定的誤差預設範圍進行比較，若檢測結果超出預設範圍，所述數控系統生成新的加工路徑，所述切削刀具組件對所述被加工工件進行再次加工。

作為優選的實施方式，所述檢測頭3設為雷尼紹檢測頭，所述誤差評定系統內設有測量控制及誤差評定模塊，該模塊將檢測結果與所述預設範圍進行比較和判定，所述在線檢測單元和所述切削刀具組件都安裝在所述機械手臂1上，當被加工工件加工完畢後，只需旋轉所述機械手臂1即可對所述被加工工件進行在線檢測，並將檢測結果反饋給所述誤差評定系統，實現被加工工件的誤差補償與修正；同時，在檢測時或者再次加工時都無需對被加工工件進行二次夾裝，不會影響所述被加工工件的再次切削，該機械手切削加工檢測系統在提供被加工工件的加工精度的同時保證了所述被加工工件的加工效率。

具體地，所述安裝組件包括與所述機械手臂1固定連接的連接板4，用於安裝所述切削刀具組件的刀具安裝板5，以及將所述連接板4與所述刀具安裝板5連接成一體的至少一個連接臂6；其中，所述連接板4垂直於所述刀具安裝板5。在本實施例中，所述連接臂6設為兩個且對稱連接所述連接板4和所述刀具安裝板5；其中，作為優選的實施方式，所述連接臂6呈「7」字型。

進一步地，其中一個所述連接臂6與所述刀具安裝板5的連接處設有第一安裝孔7，所述檢測安裝板2上成型有第二安裝孔8，連接件通過所述第一安裝孔7和所述第二安裝孔8將所述檢測安裝板2與所述安裝組件固定連接。在本實施例中，所述第一安裝孔7和所述第二安裝孔8都設為兩個，兩個所述連接件依次穿過相應的所述第一安裝孔7和所述第二安裝孔8從而將所述檢測安裝板2和所述安裝組件固定在一起，進而實現所述在線檢測組件在所述機械手臂1上的固定安裝；其中，可以優選所述第一安裝孔7和所述第二安裝孔8都為螺紋孔，所述連接件設為螺釘，當然作為可變換的實施方式，還可以採用其他能夠實現該連接的具體實施結構。

如圖4所示，在本實施例中，所述檢測安裝板2呈環形扣合狀，其具有第一通孔10、第一扣合部11和第二扣合部12，所述安裝組件上成型有與所述第一通孔10相對應的第二通孔13；其中，所述檢測頭3安裝在所述第一通孔10和所述第二通孔13內，並通過所述第一扣合部11和所述第二扣合部12的扣合併緊固在所述第一通孔10內。具體地，所述第一扣合部11上成型有至少一個第一螺紋盲孔14，所述第二扣合部12上成型有至少一個第一螺紋通孔15，第一固定螺杆穿過所述第一螺紋通孔15並在所述第一螺紋盲孔14的配合下將所述第一扣合部11和所述第二扣合部12扣緊。在本實施例中，安裝時可以首先將所述檢測頭3放置在所述第一通孔10和所述第二通孔13內，然後再將所述第一扣合部11和所述第二扣合部12扣緊，採用這種扣緊方式可以實現對所述檢測頭3在軸向上的調節安裝；當然還可以僅將所述檢測頭3放置在所述第一通孔10內，從而使得所述檢測安裝板2能夠對不同直徑或者說不同周向尺寸的檢測頭3進行安裝固定，進而提高該檢測安裝板2的通用性。

具體地，如圖3所示，所述連接板4上成型有多個第三通孔9，多個連接螺杆穿過多個所述第三通孔9將所述連接板4與所述機械手臂1的法蘭固定連接，從而上述連接方式，實現所述安裝組件與所述機械手臂1的固定安裝。

進一步地，所述刀具安裝板5呈環形扣合狀，其具有第四通孔16、第三扣合部17和第四扣合部18，所述切削刀具組件的電機主軸21安裝在所述第四通孔16內，並通過所述第三扣合部17和所述第四扣合部18的扣合被緊固在所述第二通孔13內。

所述第三扣合部17上成型有至少一個第二螺紋盲孔19，所述第四扣合部18上成型有至少一個第二螺紋通孔20，第二固定螺杆穿過所述第二螺紋通孔20並在所述第二螺紋盲孔19的配合下將所述第三扣合部17和所述第四扣合部18扣緊。在本實施例中，安裝時可以首先將所述電機主軸21放置在所述第四通孔16內，然後再將所述第三扣合部17和所述第四扣合部18扣緊，採用這種扣緊方式可以實現對所述電機主軸21在其軸向上的調節安裝；當然還可以使得所述刀具安裝板5能夠對不同直徑電機主軸21進行安裝固定，進而提高該刀具安裝板5的通用性。

在本實施例中，所述切削刀具組件包括電機主軸21、與所述電機主軸21相連的刀柄22以及安裝在所述刀柄22上的刀具23。

實施例2

如圖5所示，一種適用於如上所述的機械手切削加工檢測系統的機械手切削加工檢測方法，其包括如下步驟：

a、設置檢測頭3的預定程序和誤差評定系統的誤差預設範圍，伺服系統驅動所述切削刀具組件對被加工工件進行加工；

b、所述被加工工件加工完畢後，機械手臂1旋轉90度，所述檢測頭3按照預定程序對所述被加工工件進行檢測，並將檢測結果反饋給所述誤差評定系統；

c、所述誤差評定系統將檢測結果與誤差預設範圍進行比較，若檢測結果超出所述預設範圍，則執行步驟d；若檢測結果未超出所述預設範圍，則所述機械手臂1復位，進行下一個被加工工件的加工程序；

d、所述數控系統生成新的加工路徑，所述機械手臂1復位，伺服系統驅動所述切削刀具組件對所述被加工工件進行再次加工，而後執行程序b及其後續步驟。

在本實施例中，在本實施例中，優選所述在線檢測結構為尺寸精度在線檢測單元，其大致過程如下：

首先設置檢測頭3的預定程序和誤差評定系統的預設範圍，並通過所述數控系統設置所述切削刀具組件的首次加工路徑，然後使得伺服系統驅動所述切削刀具組件對被加工工件進行首次加工；所述被加工工件加工完畢後，機械手臂1旋轉90度，所述檢測頭3按照預定程度對所述被加工工件進行檢測，並將檢測結果反饋給所述誤差評定系統中的測量結果及誤差評定模塊，所述測量結果及誤差評定模塊將檢測結果與預設範圍進行比較；若檢測結果未超出所述預設範圍，則所述機械手臂1復位，進行下一個被加工工件的加工程序；

若檢測結果超出所述預設範圍，則執行步驟d，也就是說，所述數控系統生成新的加工路徑，所述機械手臂1復位，伺服系統驅動所述切削刀具組件對所述被加工工件進行再次加工，且當加工完畢後再次進行檢測，並循環後續過程，直至所述檢測結果不超出所述預設範圍。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。