CN102902232A - 数控加工工件厚度测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控加工工件厚度测量方法及装置,适合数控加工过程中在线厚度测量。测量方法为:首先在毛坯上面制作一个存放耦合剂的圆形槽,制定检测点并提取其坐标,规划检测路径,并生成数控程序,传入数控机床,控制机床运动,每运动到一个点,终端处理器自动触发超声波测头进行测量,最后将测量数据传入终端处理器。该测厚装置由刀柄连接装置、超声波探头、数据传输线、终端处理器构成。其中刀柄连接装置一端与超声波测头相连,一端与机床主轴的刀柄相连,实现测头的数控运动。终端处理器可以是数控系统的PC机,也可以与数控系统的PC机相连。本发明实现了数控加工工件厚度在线自动化测量,大大提高了厚度测量效率。

Description

数控加工工件厚度测量方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机械加工测量方法及测量装置,尤其是一种数控加工零件的自动化在线厚度检测方法及装置,具体地说是一种数控加工工件厚度测量方法及装置。
背景技术
[0002] 对于大型零件如飞机结构件,由于其结构复杂、尺寸大且属于薄壁零件,加工过程中极易变形,厚度难以保证。而对于飞机结构件来说,其厚度对零件的质量和重量影响很大,所以加工过程中的厚度检测极为重要。同样地,对于具有类似特点的航空、航天汽车、船舶等需要数控加工的大型零件都存在类似问题。对于这些零件的厚度检测,一方面是需要在线检测,另外一方面是需要检测的点很多。目前的厚度检测设备即测厚仪都是手动形式,·检测效率低,而且在线条件下很难实现检测,因为大型零件在机床的封闭空间里,人为的可达性很差。对于以及实现在线测量的接触式或非接触式测头,只能测量检测点的坐标,不能实现厚度的测量。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对目前数控加工工件厚度检测效率低、难以实现厚度在线检测的问题,发明了一种能够实现数控加工自动化在线厚度检测的方法及装置。
[0004] 本发明的技术方案之一是:
[0005] 一种数控加工工件厚度测量方法,其特征是它包括以下步骤:
[0006] 步骤一,在毛坯上面不需要加工处制作一个存放耦合剂的圆形耦合剂槽,标定耦合剂槽的中心坐标,并放入耦合剂;
[0007] 步骤二,规划需要检测厚度的点,提取检测点的坐标以及检测点所在面的外法向,以外法向作为检测点的主轴轴向;
[0008] 步骤三,规划检测路径,检测前首先需要到耦合剂槽自动在探头底端涂上耦合剂,根据实际需要,每检测一定数量的点都要使探头到耦合剂槽更新耦合剂;
[0009] 步骤四,依据检测路径规划的结果以及耦合剂槽的中心坐标、检测点的坐标以及检测点所在面的外法向生成数控程序,传入数控机床;
[0010] 步骤五,将装有测厚仪的刀柄装到数控机床的主轴上;
[0011] 步骤六,利用数控程序控制机床运动,每运动到一个检测点,终端处理器自动触发超声波测头进行测量,测头每测量一个点停留设定的时间,然后将测量数据传入终端处理器;
[0012] 步骤七,形成各检测点检测结果的厚度列表。
[0013] 所述的超声波测头进行测量时,测头每测量一个点停留不少于2s (秒)的时间。
[0014] 所述的耦合剂更新频率为每测量五个点至少更新一次。
[0015] 本发明的技术方案之二是:
[0016] 一种数控加工工件厚度测量装置,其特征是它主要由刀柄连接装置2、数据传输线3、超声波探头4和终端处理器构成5组成,数据传输线3实现超声波探头和终端处理器的数据传输,刀柄连接装置2安装在机床主轴上,超声波探头4安装在刀柄连接装置2上,超声波探头4的检测数据通过数据传输线3与终端处理器构成5相连。
[0017] 所述的刀柄连接装置2的一端与超声波测头4螺纹连接,另一端与机床主轴的刀柄热缩式连接以实现测头随主轴的数控运动。
[0018] 所述的终端处理器5不数控系统的PC机,或单独存在并与数控系统相连的PC机。
[0019] 本发明的有益效果是:
[0020] I、可以在数控机床的控制下实现自动化的厚度测试,测量效率高;
[0021] 2、可以实现数控加工零件的在线厚度测试; [0022] 3、因为是数控自动控制,减少了由于人为造成的随机误差,提高了检测的精度。
附图说明
[0023] 图I为本发明的测厚仪的结构示意图。
[0024] 图2为本发明实施例的厚度测试件的结构示意图。
[0025] 附图:1、刀柄,2、数据传输线、3、刀柄连接装置、4、超声波探头,5、终端处理器,6表示毛还,7表示稱合剂槽,8表示工件,9表示检测点。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0027] 如图I所示。
[0028] 一种数控加工工件厚度测量装置。该测厚装置由刀柄连接装置2、数据传输线3、超声波探头4、终端处理器构成5组成,数据传输线3实现超声波探头4和终端处理器5之间的数据传输。刀柄连接装置2的一端与超声波探头4相连,连接方式为螺纹连接,另一端与机床主轴连接的刀柄相连,连接方法为热缩式(热缩式即放入刀柄连接装置前对刀柄加热,加热后放入刀柄连接装置,利用热胀冷缩原理,冷却后夹紧刀杆)连接,以实现测头随主轴的数控运动。刀柄连接装置2的长度可为50mm,直径为20mm。
[0029] 终端处理器5与数控系统的PC机通过数据传输线3相连,终端处理器5的信号可以传输给数控系统的PC,同时数控系统的指令也可以传输给终端处理器,进而控制超声波探头的发射。
[0030] 下面以图2所示的工件8为例对本发明的测量方法进行说明,但本发明专利并不限于本实例。
[0031] 具体的测量过程为:首先在毛坯6上面不需要加工处制作一个直径为25mm,深度为5_的存放稱合剂的圆形槽7,并放入稱合剂,标定其中心坐标(36, -16,63);然后设定需要检测厚度的点,共21个检测点9,检测前首先使探头底端到耦合剂槽自动涂上耦合剂,根据实际需要,每检测5个点使探头到耦合剂槽自动更新耦合剂,通过检测路径规划,根据耦合剂槽的中心坐标、检测点的坐标以及检测点所在面的外法向生成数控程序,传入数控机床以控制数控机床的运动路径;在主轴上旋装上超声波探头4,数控程序控制机床运动,运动的数控指令为G01,每运动到一个点,机床的反馈装置得到位置到达信号,此信号传递给终端处理器5,终端处理器5自动触发超声波探头进行测量;探头每测量一个点停留约2s的时间,暂停的数控指令为G04,最后将测量数据传入终端处理器,终端处理器得到所设定的21个检测点9的实际厚度值并在显示终端上进行显示,并可在相关软件的控制下自动作出厚度是否符合加工要求的判断,以实现自动化的厚度测试和在线自动检测。·

Claims (6)

1. 一种数控加工工件厚度测量方法,其特征是它包括以下步骤: 步骤一,在毛坯上面不需要加工处制作一个存放耦合剂的圆形耦合剂槽,标定耦合剂槽的中心坐标,并放入耦合剂; 步骤二,规划需要检测厚度的点,提取检测点的坐标以及检测点所在面的外法向,以外法向作为检测点的主轴轴向; 步骤三,规划检测路径,检测前首先需要到耦合剂槽自动在探头底端涂上耦合剂,根据实际需要,每检测一定数量的点都要使探头到耦合剂槽更新耦合剂; 步骤四,依据检测路径规划的结果以及耦合剂槽的中心坐标、检测点的坐标以及检测点所在面的外法向生成数控程序,传入数控机床; 步骤五,将装有测厚仪的刀柄装到数控机床的主轴上; 步骤六,利用数控程序控制机床运动,每运动到一个检测点,终端处理器自动触发超声波测头进行测量,测头每测量一个点停留设定的时间,然后将测量数据传入终端处理器; 步骤七,形成各检测点检测结果的厚度列表。
2.根据权利要求I所述的方法,其特征是所述的超声波测头进行测量时,测头每测量一个点停留不少于2s的时间。
3.根据权利要求I所述的方法,其特征是所述的耦合剂更新频率为每测量五个点至少更新一次。
4. 一种数控加工工件厚度测量装置,其特征是它主要由刀柄连接装置(2)、数据传输线(3)、超声波探头(4)和终端处理器构成(5)组成,数据传输线(3)实现超声波探头和终端处理器的数据传输,刀柄连接装置(2)安装在机床主轴上,超声波探头(4)安装在刀柄连接装置(2 )上,超声波探头(4 )的检测数据通过数据传输线(3 )与终端处理器构成(5 )相连。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征是所述的刀柄连接装置(2)的一端与超声波测头(4)螺纹连接,另一端与机床主轴的刀柄热缩式连接以实现测头随主轴的数控运动。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征是所述的终端处理器(5)不数控系统的PC机,或单独存在并与数控系统相连的PC机。
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