CN104647041B

CN104647041B - 一种小型数控铣钻床及其修正对刀方法

Info

Publication number: CN104647041B
Application number: CN201510083059.6A
Authority: CN
Inventors: 杨有才
Original assignee: ANHUI JINYIDE MACHINERY Co Ltd
Current assignee: ANHUI JINYIDE MACHINERY Co Ltd
Priority date: 2015-02-14
Filing date: 2015-02-14
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-02-14
Also published as: CN104647041A

Abstract

本发明提供了一种小型数控铣钻床及其修正对刀方法，所述数控铣钻床包括修正对刀装置，所述修正对刀装置安装于所述工作台和钻铣头箱上，包括3个CCD摄像头和3个激光测距仪，所述CCD摄像头分别固定在工作台的Z向滑台两端和X向滑台的正前方，所述激光测距仪分别固定在钻铣头箱两侧板及正面板上，且均与数控电脑连接，本发明的有益效果在于，通过采集分析激光测距仪至工作台台面的距离参数，能够实时修正铣钻床坐标系，通过采集分析CCD摄像头针对待加工件及刀具的图像参数，能够有效提高对刀精度及对刀效率，该发明结构紧凑，操作简单，外形美观大方，适合于企业、学校、科研院所等使用。

Description

一种小型数控铣钻床及其修正对刀方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种小型数控铣钻床及其修正对刀方法。

背景技术

数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现，以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削速度和精度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠，各个工位结构设计布局越来越具备人性化的方向发展，这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高，驱动功率更大，机械机构动静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时同连续运行和尽可能少的停机时间，这其中，又以对刀工序的要求为最。

所谓对刀，是指通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置，它是数控加工过程中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。

现有技术的数控机床采用的主要对刀方法有：利用铣刀试切削和借助光电寻边器两种。

铣刀试切削对刀方法的对刀方法为：首先在机床主轴上安装铣刀，操作人员用手轮移动机床直接与工件相切并观察试切区域，确认刀具接触工件一边后停止，该对刀方法亦可称为试切寻边法。在数控铣刀中采用试切法分中对刀过程如下(长方体毛坯为例)：用试切法找到毛坯一边后，在面板相对坐标中清零(获得暂时基准)，刀具移动到毛坯另一边进行试切寻边，此时，获得面板上相对坐标数值等于毛坯该方向总长加上刀具直径长度。用手轮把机床移动到该数值的一半，机床到达毛坯分中位置。再将面板中的机械坐标输入到参数-坐标设置-G54处，则完成对刀。

借助光电寻边器对刀法的对刀方法为：将光电寻边器安装在主轴上，光电寻边器内装有灯泡并在中间有绝缘胶圈断开电回路，当寻边器与金属毛坯接触时，通过主轴到机床床身到工作台再到毛坯的电回路接通，使寻边器中的灯泡发亮，达到寻边效果。

无论是利用铣刀试刀削对到法还是利用光电寻边器对刀法，都需要操作人员凭借经验控制机床进行寻边，对操作人员的操作经验要求高，容易出现工件过切甚至撞到机床等问题。其中试切寻刀法比光电寻边器切削工件精度更易受刀具精度和操作人员技术水平影响，但光电寻边器则不能用于非导电材料。而且，当需加工零件外形不规则时对刀过程和考虑因素更为复杂。

另外，在长期使用过程中，数控机床的各部件会出现不同程度的振动偏移，特别是刀具与工作台的相对空间位置产生较大的偏差，导致原有的坐标系偏转，将严重影响加工件的加工精度。因此，需要提供一种新型的机床对刀装置，其能够克服以上技术问题，且操作简单，精度高，效率高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种小型数控铣钻床及其修正对刀方法，所述铣钻床采用集成化设计，还包括修正对刀装置，不仅具有机械强度高、结构紧凑、操作方便等特点，更解决了上述现有技术中对刀精度及对刀效率低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：一种小型数控铣钻床，包括控制电柜总成、钻铣头箱、立柱、工作台、底座、底柜总成和数控电脑，所述工作台下部安装有X向滑台和Z向滑台，所述钻铣头箱与立柱之间安装有Y向滑台，其特征在于，所述数控铣钻床还包括修正对刀装置，所述修正对刀装置安装于数控铣钻床的工作台和钻铣头箱上，所述修正对刀装置包括第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪，所述第一CCD摄像头和第二CCD摄像头分别对称固定在所述工作台的Z向滑台两端，所述第三CCD摄像头固定在所述工作台的X向滑台的正前方，所述第三CCD摄像头与第一CCD摄像头、第二CCD摄像头分别成正交放置，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别竖直向下固定在所述钻铣头箱两侧板及正面板上，呈品字形排布，且均处于同一水平面上，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪均与所述钻铣头箱底部的刀具中轴线平行，所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别与所述数控铣钻床的数控电脑连接。

优化的，所述修正对刀装置还包括第一支撑块、第二支撑块、第三支撑块，所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头分别对应固定在所述第一支撑块、第二支撑块、第三支撑块上，所述第一支撑块和第二支撑块沿所述工作台的中点对称固定在所述工作台的Z向滑台两端，所述第三支撑块固定在所述工作台X向滑台的正前方。

优化的，所述第三CCD摄像头的中轴线与所述第三激光测距仪的中轴线、所述刀具的中轴线以及所述工作台的中线均处于同一XY平面上。

优化的，所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头和第三CCD摄像头均为同一规格型号，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪均为同一规格型号。

优化的，所述X向滑台、Y向滑台以及Z向滑台表面均包覆安装有折叠式防尘罩。

优化的，所述数控铣钻床还包括集成柜体，所述集成柜体为长方体形结构，将所述数控铣钻床整体包覆于柜体内，所述集成柜体正面板上对应工作台和钻铣头箱的位置开设有带滑槽的窗口，所述窗口上安装有透明滑门，所述集成柜体两侧面板上对应工作台和钻铣头箱的位置均开设有安装口，安装口上铰接有透明推拉门。

本发明的数控铣钻床进行修正对刀的方法，其具体步骤为：

步骤一：空载时，将第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪打开，照射到工作台上，通过数控电脑获取工作台台面至第一激光测距仪的距离参数h1，至第二激光测距仪的距离参数h2及至第三激光测距仪的距离参数h3，

当h1＝h2＝h3时，证明刀具和工作台呈90°垂直放置，

当h1＝h2≠h3时，证明工作台相对于刀具产生XY平面上的倾斜，

当h1≠h2＝h3时，证明工作台相对于刀具产生YZ平面上的倾斜，

当h1≠h2≠h3时，证明工作台相对于刀具产生XZ平面上的倾斜，

通过测量和调整工作台及刀具的方位，达到h1＝h2＝h3的状态，实现对工作台的快速修正，然后，开启第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头，照射在工作台及刀具上，采集摄像头之间的距离参数和像素参数、工作台平面图像参数以及刀具的图像参数等数据，实时传输到数控电脑中进行分析处理，获取刀具相对于工作台台面的空间位置参数，确定刀具的空间位置坐标，构建一个以工作台台面为XZ平面，以刀具的中轴线为Y轴的三维坐标系空间；

步骤二：加载待加工件时，将待加工件固定在工作台上，开启第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头，照射到待加工件上，采集待加工件的图像参数及摄像头像素参数等数据，实时传输至数控电脑中进行分析处理，获取待加工件相对于三维坐标系空间的空间位置参数及空间尺寸参数，从而确定待加工件的空间位置坐标，再结合过程一中得到的刀具空间位置坐标，对待加工件和刀具进行定位标定，最后，通过调节待加工件和刀具的距离，实现快速对刀。

本发明的有益效果如下：本发明的数控铣钻床，安装了修正对刀装置，能够快速准确的修正刀具及工作台位置，有效提高了待加工件的对刀精度和对刀效率，同时，集成化的设计，使数控铣钻床的操作更加简单方便，空间更紧凑，且外型美观大方，适合于企业、学校、科研院所等使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图

图2为本发明的数控铣钻床修正对刀装置主视图；

图3为本发明的数控铣钻床修正对刀装置左视图；

图4为本发明的数控铣钻床修正对刀装置俯视图。

具体实施方式

参见附图1-4，本发明的一种小型数控铣钻床，包括控制电柜总成1、钻铣头箱2、立柱3、工作台4、底座5、底柜总成6和数控电脑7，所述工作台4下部安装有X向滑台8和Z向滑台9，所述钻铣头箱2与立柱3之间安装有Y向滑台10，所述数控铣钻床还包括修正对刀装置，所述修正对刀装置包括第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12、第三CCD摄像头13、第一激光测距仪14、第二激光测距仪15和第三激光测距仪16，所述第一CCD摄像头11和第二CCD摄像头12分别对称固定在所述工作台4的Z向滑台9两端，所述第三CCD摄像头13固定在所述工作台4的X向滑台8的正前方，所述第三CCD摄像头13与第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12分别成正交放置，所述第一激光测距仪14、第二激光测距仪15和第三激光测距仪16分别竖直向下固定在所述钻铣头箱2两侧板及正面板上，呈品字形排布，且均处于同一水平面上，所述第一激光测距仪14、第二激光测距仪15和第三激光测距仪16均与所述钻铣头箱2底部的刀具17的中轴线平行，所述第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12、第三CCD摄像头13、第一激光测距仪14、第二激光测距仪15和第三激光测距仪16分别与所述数控铣钻床的数控电脑7连接。

所述修正对刀装置还包括第一支撑块18、第二支撑块19、第三支撑块20，所述第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12、第三CCD摄像头13分别对应固定在所述第一支撑块18、第二支撑块19、第三支撑块20上，所述第一支撑块18和第二支撑块19沿所述工作台4的中点对称固定在所述工作台4的Z向滑台9的两端，所述第三支撑块20固定在所述工作台4的X向滑台8的正前方。

所述第三CCD摄像头13的中轴线与所述第三激光测距仪16的中轴线、所述刀具17的中轴线以及所述工作台4的中线均处于同一XY平面上。

所述第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12和第三CCD摄像头13均为同一规格型号，所述第一激光测距仪14、第二激光测距仪15和第三激光测距仪16均为同一规格型号。

所述X向滑台8、Y向滑台10以及Z向滑台9表面均包覆安装有折叠式防尘罩21。

另外，所述小型数控铣钻床的外部由集成柜体22整体包覆，所述集成柜体正面板上对应工作台4和钻铣头箱2的位置开设有带滑槽的窗口23，所述窗口23上安装有透明滑门24，所述集成柜体22两侧面板上对应工作台4和钻铣头箱2的位置均开设有安装口，安装口上铰接有透明推拉门25。

数控铣钻床进行修正对刀的方法，其具体步骤为：

步骤一：空载时，将第一激光测距仪14、第二激光测距仪15和第三激光测距仪16打开，照射到工作台4上，通过数控电脑7获取工作台4的台面至第一激光测距仪14的距离参数h1，台面至第二激光测距仪15的距离参数h2及台面至第三激光测距仪16的距离参数h3，

当h1＝h2＝h3时，证明刀具17和工作台4呈90°垂直放置，无需修正

当h1＝h2≠h3时，证明工作台4相对于刀具17产生XY平面上的倾斜，

当h1≠h2＝h3时，证明工作台4相对于刀具17产生YZ平面上的倾斜，

当h1≠h2≠h3时，证明工作台4相对于刀具17产生XZ平面上的倾斜，

通过数次测量和调整工作台4及刀具17的方位，达到h1＝h2＝h3的状态，实现对工作台4的快速修正，然后，开启第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12、第三CCD摄像头13，照射在工作台4及刀具17上，采集摄像头之间的距离参数和像素参数、工作台4的平面图像参数以及刀具17的图像参数等数据，实时传输到数控电脑7中进行分析处理，获取刀具17相对于工作台4的台面的空间位置参数，确定刀具17的空间位置坐标，构建一个以工作台4的台面为XZ平面，以刀具17的中轴线为Y轴的三维坐标系空间；

步骤二：加载待加工件26时，将待加工件26固定在工作台4上，开启第一CCD摄像头11、第二CCD摄像头12、第三CCD摄像头13，照射到待加工件26上，采集待加工件26的图像参数及摄像头像素参数等数据，实时传输至数控电脑7中进行分析处理，获取待加工件26相对于三维坐标系空间的空间位置参数及空间尺寸参数，从而确定待加工件26的空间位置坐标，再结合过程一中得到的刀具17的空间位置坐标，对待加工件26和刀具17进行定位标定，最后，通过调节待加工件23和刀具17的距离，实现快速对刀。

当修正对刀完成后，即可启动数控铣钻床对待加工件进行加工。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种小型数控铣钻床，包括控制电柜总成、钻铣头箱、立柱、工作台、底座、底柜总成和数控电脑，所述工作台下部安装有X向滑台和Z向滑台，所述钻铣头箱与立柱之间安装有Y向滑台，其特征在于，所述数控铣钻床还包括修正对刀装置，所述修正对刀装置安装于数控铣钻床的工作台和钻铣头箱上，所述修正对刀装置包括第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪，所述第一CCD摄像头和第二CCD摄像头分别对称固定在所述工作台的Z向滑台两端，所述第三CCD摄像头固定在所述工作台的X向滑台的正前方，所述第三CCD摄像头与第一CCD摄像头、第二CCD摄像头分别成正交放置，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别竖直向下固定在所述钻铣头箱两侧板及正面板上，呈品字形排布，且均处于同一水平面上，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪均与所述钻铣头箱底部的刀具中轴线平行，所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头、第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别与所述数控铣钻床的数控电脑连接。

2.根据权利要求1所述的数控铣钻床，其特征在于，所述修正对刀装置还包括第一支撑块、第二支撑块、第三支撑块，所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头分别对应固定在所述第一支撑块、第二支撑块、第三支撑块上，所述第一支撑块和第二支撑块沿所述工作台的中点对称固定在所述工作台的Z向滑台两端，所述第三支撑块固定在所述工作台X向滑台的正前方。

3.根据权利要求1所述的数控铣钻床，其特征在于，所述第三CCD摄像头的中轴线与所述第三激光测距仪的中轴线、所述刀具的中轴线以及所述工作台的中线均处于同一XY平面上。

4.根据权利要求1所述的数控铣钻床，其特征在于，所述第一CCD摄像头、第二CCD摄像头和第三CCD摄像头均为同一规格型号，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪均为同一规格型号。

5.根据权利要求1所述的数控铣钻床，其特征在于，所述X向滑台、Y向滑台以及Z向滑台表面均包覆安装有折叠式防尘罩。

6.根据权利要求1所述的数控铣钻床，其特征在于，还包括集成柜体，所述集成柜体为长方体形结构，将所述数控铣钻床整体包覆于柜体内，所述集成柜体正面板上对应工作台和钻铣头箱的位置开设有带滑槽的窗口，所述窗口上安装有透明滑门，所述集成柜体两侧面板上对应工作台和钻铣头箱的位置均开设有安装口，安装口上铰接有透明推拉门。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的数控铣钻床进行修正对刀的方法，其特征在于，包括下述步骤：

当h1＝h2＝h3时，证明刀具和工作台呈90°垂直放置，

通过测量和调整工作台及刀具的方位，达到h1＝h2＝h3的状态，实现对工作台的快速修正，然后，开启第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头，照射在工作台及刀具上，采集摄像头之间的距离参数和像素参数、工作台平面图像参数以及刀具的图像参数数据，实时传输到数控电脑中进行分析处理，获取刀具相对于工作台台面的空间位置参数，确定刀具的空间位置坐标，构建一个以工作台台面为XZ平面，以刀具的中轴线为Y轴的三维坐标系空间；

步骤二：加载待加工件时，将待加工件固定在工作台上，开启第一CCD摄像头、第二CCD摄像头、第三CCD摄像头，照射到待加工件上，采集待加工件的图像参数及摄像头像素参数数据，实时传输至数控电脑中进行分析处理，获取待加工件相对于三维坐标系空间的空间位置参数及空间尺寸参数，从而确定待加工件的空间位置坐标，再结合过程一中得到的刀具空间位置坐标，对待加工件和刀具进行定位标定，最后，通过调节待加工件和刀具的距离，实现快速对刀。