CN108772752B - 一种高精度激光多点定位数控机床 - Google Patents

一种高精度激光多点定位数控机床 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度激光多点定位数控机床，涉及数控机床技术领域。包括第一控制柜、驱动装置、机座、X‑Y向移动装置、工作台、设置在Z向移动装置上的刀具夹具、定位座以及冷却装置、点阵激光定位装置、传感器阵列，机座一侧设置支撑架，支撑架上设置调节板，支撑架上设置调节装置，调节板上设置左右移动装置，左右移动装置上设置前后移动装置，支撑架上设置第二控制柜，左右移动装置和前后移动装置的动力元件均与第二控制柜相连接，第二调节杆端部设置光电传感器。本发明的有益效果在于：本发明在现有激光多点定位数控机床的基础上，通过增设光电传感器，与工件外形的端部以及刀具位置相配合，提高了工件的精度。

Description

一种高精度激光多点定位数控机床
技术领域
本发明主要涉及数控机床技术领域，具体是一种高精度激光多点定位数控机床。
背景技术
数控机床作为一种智能化的高精度加工设备，自诞生以来即以精度加工为目的的。现有技术中，为了提高数控机床对刀具的控制精度和操控效率，从而提高工件的成型效率和加工精度，利用点阵激光定位装置发射的具有良好方向性的定位激光来直观地监控加工工件。但是利用点阵激光定位装置发射的具有良好方向性的定位激光来直观地监控加工工件，激光与工件外形端部的接触部分误差较大，导致刀具加工工件时端部进给量存在一定误差，加工出来的成型工件精度依然较低。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高精度激光多点定位数控机床，它在现有激光多点定位数控机床的基础上，通过增设光电传感器，与工件外形的端部以及刀具位置相配合，提高了工件的精度。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种高精度激光多点定位数控机床，包括第一控制柜、驱动装置、机座2、设置在机座上的X-Y向移动装置、工作台、连接到工作台侧面和机座的Z向移动装置、设置在Z向移动装置上的刀具夹具、设置在工作台上的定位座以及冷却装置、点阵激光定位装置、传感器阵列，所述机座一侧设置支撑架，所述支撑架上设置调节板，所述支撑架上设置调节装置，所述调节装置与调节板相连接，所述调节板上设置左右移动装置，所述左右移动装置上设置前后移动装置，所述支撑架上设置第二控制柜，所述左右移动装置和前后移动装置的动力元件均与第二控制柜相连接，所述前后移动装置上设置第一调节箱，所述第一调节箱内部或外部设置第一电机，所述第一电机为正反转电机，所述第一电机的输出轴上设置第一转动杆，所述第一转动杆位于第一调节箱内，所述第一转动杆上套设主动轮，所述主动轮一侧设置从动杆，所述从动杆上套设从动轮，所述主动轮与从动轮之间安装传动带，所述从动杆上套设第一齿轮，所述第一齿轮位于从动轮上方，所述第一齿轮一侧设置第二齿轮，所述第二齿轮的中心孔内设置第一连接杆，所述第二齿轮上设置第一调节杆，所述第一调节箱顶壁上设置第一通孔，所述第一调节杆顶端穿过第一通孔位于第一调节箱外部，所述第一调节杆顶端侧部设置第二调节杆，所述第二调节杆与第一调节杆垂直，所述第二调节杆端部设置光电传感器，所述光电传感器与第一控制柜相连接。
所述调节装置包括第二调节箱，所述第二调节箱与支撑架固定连接，所述第二调节箱内设置第三齿轮，所述第三齿轮的中心孔内设置第二转动杆，所述第三齿轮一侧设置齿条，所述齿条与第三齿轮相对一侧设置滑动杆，所述第二调节箱侧壁上设置滑槽，所述滑动杆一端位于滑槽内，所述齿条与第二调节箱之间通过滑动杆和滑槽滑动连接，所述第二调节箱顶壁上设置第二通孔，所述齿条顶端穿过第二通孔位于第二调节箱外部，所述齿条顶端侧部设置第二连接杆，所述第二连接杆与调节板固定连接。
所述第二转动杆一端位于第二调节箱外部，所述第二转动杆位于第二箱外部一端设置旋钮。
所述第一电机与第一调节箱底壁固定连接，所述第一电机的输出轴上设置联轴器，所述联轴器远离第一电机输出轴一端与第一转动杆相连接，所述第一调节箱底壁上设置轴承，所述从动杆底端位于轴承内。
所述左右移动装置包括第二电机，所述第二电机上设置第一丝杠丝母传动结构，所述前后移动装置包括第二丝杠丝母传动结构，所述第二丝杠丝母传动结构底部与第一丝杠丝母传动结构固定连接，所述第二丝杠丝母传动结构一侧设置第三电机，所述第二丝杠丝母传动结构上设置固定板，所述固定板与第一调节箱固定连接。
所述第一调节箱内设置托板，所述第一连接杆底端位于托板上，所述第一连接杆与托板转动连接。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
1、本发明通过光电传感器检测刀具位于加工工件外形端部的位置，然后使刀具静止对工件进行延时加工，有效提高了工件的加工精度。
2、本发明采用齿轮齿条结构对调节板的位置进行调节，结构简单，调节便利，适用于对光电传感器位置的调节。
3、旋钮的设置使得调节板位置采用人工手动调节，调节灵活方便，节省成本，适用于本发明中数控机床在加工时调节板位置调节花费时间少的特点。
4、联轴器和轴承的设置，优化了第一调节箱内部空间位置的分配，提高了光电传感器位置调节的稳定性。
5、左右移动装置和前后移动装置均采用现有的丝杠丝母结构，技术成熟，控制稳定灵活，适用于本发明中对光电传感器位置的调节。
6、托板的设置，提高了第一齿轮和第二齿轮传动的稳定性，从而进一步提高了光电传感器位置调节的稳定性。
附图说明
附图1是本发明主视图结构示意图；
附图2是本发明A-A剖视图；
附图3是本发明第一调节箱内部结构示意图；
附图4是本发明调节装置结构示意图。
附图中所示标号：1、第一控制柜；2、机座；3、X-Y向移动装置；4、工作台；5、Z向移动装置；6、刀具夹具；7、定位座；8、点阵激光定位装置；9、传感器阵列；10、支撑架；11、调节板；12、第二控制柜；13、第一调节箱；14、第一电机；15、第一转动杆；16、主动轮；17、从动杆；18、从动轮；19、传动带；20、第一齿轮；21、第二齿轮；22、第一连接杆；23、第一调节杆；24、第一通孔；25、第二调节杆；26、光电传感器；27、第二调节箱；28、第三齿轮；29、第二转动杆；30、齿条；31、滑动杆；32、滑槽；33、第二通孔；34、第二连接杆；35、联轴器；36、轴承；37、第一电机；38、第一丝杠丝母传动结构；39、第二丝杠丝母传动结构；40、第二电机；41、固定板；42、托板。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语左右前后指的是附图1中的方向。
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，所采用的电路连接均为现有技术中的常规型号，在此不再详述。
需要说明的是，本申请文件中，第一控制柜内的控制系统根据光电传感器检测到的信号对刀具的运行进行控制，属于已知控制系统程序的常规的、适应性的应用，发出信号控制刀具的运行，也只涉及到对参数的调整来控制，不涉及到程序的改进，属于本领域技术人员的常规技术手段。
一种高精度激光多点定位数控机床，包括第一控制柜1、驱动装置、机座2、设置在机座2上的X-Y向移动装置3、工作台4、连接到工作台4侧面和机座2的Z向移动装置5、设置在Z向移动装置5上的刀具夹具6、设置在工作台4上的定位座7以及冷却装置、点阵激光定位装置8、传感器阵列9，如附图1所示，X-Y向移动装置、Z向移动装置和驱动装置均与第一控制柜相连接，用于控制刀具的运行走向，点阵激光定位装置、传感器阵列为现有的激光定位装置，用于监控加工工件的尺寸和表面加工精度，上述部件为数控机床现有结构。所述机座2一侧设置支撑架10，所述支撑架10上设置调节板11，所述支撑架10上设置调节装置，所述调节装置与调节板11相连接，所述调节板11上设置左右移动装置，所述左右移动装置上设置前后移动装置，所述支撑架10上设置第二控制柜12，所述左右移动装置和前后移动装置的动力元件均与第二控制柜12相连接，第二控制柜内设有控制系统，用于控制左右移动装置和前后移动装置的动力元件，从而起到调节第一调节箱和光电传感器的作用。在本发明的一个实施例中，第一控制柜和第二控制柜内的控制系统均采用PLC控制系统，PLC控制是通过继电器及交流接触器来间接控制，控制方式是继电器分别和PLC以及电机等执行元件连接，通过PLC信号触发继电器动作，然后和执行元件连接的导线也接通，达到弱电控制强电的目的。PLC信号的控制可以采用按钮开关，也可以采用一种叫昆仑通泰的触摸屏，在实际使用时，设置在第一控制柜和第二控制柜内，通过导线与需要控制的执行元件进行连接，操作简单方便。所述前后移动装置上设置第一调节箱13，所述第一调节箱13内部或外部设置第一电机14，第一电机用于控制主动轮和从动轮进而控制第一齿轮和第二齿轮的传动，能够进行正反转，第一光电传感器的控制可手动进行，在本发明的一个实施例中，第一电机与第二控制柜向连接，用于灵活控制光电传感器的方向，所述第一电机14为正反转电机，所述第一电机14的输出轴上设置第一转动杆15，所述第一转动杆15位于第一调节箱13内，所述第一转动杆15上套设主动轮16，所述主动轮16一侧设置从动杆17，所述从动杆17上套设从动轮18，所述主动轮16与从动轮18之间安装传动带19，所述从动杆17上套设第一齿轮20，所述第一齿轮20位于从动轮18上方，所述第一齿轮20一侧设置第二齿轮21，所述第二齿轮21的中心孔内设置第一连接杆22，所述第二齿轮21上设置第一调节杆23，所述第一调节箱13顶壁上设置第一通孔24，所述第一调节杆23顶端穿过第一通孔24位于第一调节箱13外部，所述第一调节杆23顶端侧部设置第二调节杆25，所述第二调节杆25与第一调节杆23垂直，所述第二调节杆25端部设置光电传感器26，所述光电传感器26与第一控制柜1相连接。如附图2和附图3所示，主动轮和从动轮之间的传动，带动第一齿轮和第二齿轮的传动，对光电传感器的位置进行调节，以适用加工工件的外形端部。在本发明的一个实施例中，光电传感器采用欧姆龙光电传感器。本发明通过光电传感器检测刀具位于加工工件外形端部的位置，然后使刀具静止对工件进行延时加工，有效提高了工件的加工精度。
调节装置可以为丝杠丝母调节结构，圆柱凸轮调节结构，作为优化，在本发明的一个实施例中，所述调节装置包括第二调节箱27，所述第二调节箱27与支撑架10固定连接，所述第二调节箱27内设置第三齿轮28，所述第三齿轮28的中心孔内设置第二转动杆29，所述第三齿轮28一侧设置齿条30，所述齿条30与第三齿轮28相对一侧设置滑动杆31，所述第二调节箱27侧壁上设置滑槽32，所述滑动杆31一端位于滑槽32内，所述齿条30与调节箱之间通过滑动杆31和滑槽32滑动连接，所述第二调节箱27顶壁上设置第二通孔33，所述齿条30顶端穿过第二通孔33位于第二调节箱27外部，所述齿条30顶端侧部设置第二连接杆34，所述第二连接杆34与调节板11固定连接。本发明采用齿轮齿条结构对调节板的位置进行调节，结构简单，调节便利，适用于对光电传感器位置的调节。
第二转动杆可以与电机相连接，通过电机的转动带动第二转动杆的转动，作为优化，在本发明的一个实施例中，所述第二转动杆29一端位于第二调节箱27外部，所述第二转动杆29位于第二箱外部一端设置旋钮。旋钮的设置使得调节板位置采用人工手动调节，调节灵活方便，节省成本，适用于本发明中数控机床在加工时调节板位置调节花费时间少的特点。
为了优化第一调节箱内部空间位置的分配，提高光电传感器位置调节的稳定性。所述第一电机14与第一调节箱13底壁固定连接，所述第一电机14的输出轴上设置联轴器35，所述联轴器35远离第一电机14输出轴一端与第一转动杆15固定连接，所述第一调节箱13底壁上设置轴承36，所述从动杆17底端位于轴承36内。联轴器和轴承的设置，优化了第一调节箱内部空间位置的分配，提高了光电传感器位置调节的稳定性。
左右移动装置和前后移动装置可以通过液压油缸或气缸来控制运行，作为优化，在本发明的一个实施例中，所述左右移动装置包括第二电机37，所述第二电机37上设置第一丝杠丝母传动结构38，所述前后移动装置包括第二丝杠丝母传动结构39，所述第二丝杠丝母传动结构39底部与第一丝杠丝母传动结构38固定连接，所述第二丝杠丝母传动结构39一侧设置第三电机40，所述第二丝杠丝母传动结构39上设置固定板41，所述固定板41与第一调节箱13固定连接。作为优化，在本发明的一个实施例中，第二电机和第三电机均采用安川SGM7J-06A规格的伺服电机，丝杠采用SFU2505-3规格的精密滚珠丝杠。左右移动装置和前后移动装置均采用现有的丝杠丝母结构，技术成熟，控制稳定灵活，适用于本发明中对光电传感器位置的调节。
作为优化，所述第一调节箱13内设置托板42，所述第一连接杆22底端位于托板42上，所述第一连接杆22与托板42转动连接。托板的设置，提高了第一齿轮和第二齿轮传动的稳定性，从而进一步提高了光电传感器位置调节的稳定性。
使用方法：
本装置在使用时，首先将工件放置在定位座上夹紧固定，然后通过调节装置将光电传感器调节到工件最大进给量的位置，再利用点阵激光定位装置和传感器阵列相互配合，根据加工需要向第一控制柜输入特定的工件成品外形参数以及加工精度参数，点燃相应的激光器，利用点阵激光定位装置发射的具有良好方向性的定位激光来直观地监控加工工件的尺寸和表面加工精度，接着根据工件的外形，向第二控制柜输入左右移动装置和前后移动装置的运行路径，光电传感器如附图1和附图2所示，通过左右移动装置和前后移动装置加上第一齿轮和第二齿轮的调节将光电传感器设置到工件外形端部，当光电传感器检测到刀具位置时，将信号传递给第一控制柜，第一控制柜控制X-Y向移动装置、Z向移动装置静止，刀具在工件上延时运行，进行切削，延时一段时间以后，光电传感器运行到下一个端部，刀具按设定程序继续运行，当光电传感器检测到刀具位置时，继续将信号传递给第一控制柜，第一控制柜控制X-Y向移动装置、Z向移动装置静止，刀具在工件上延时运行，进行切削，依次往复，直到加工完毕，通过在端部延时切削，起到提高加工精度的目的。
实施例1：
本实施例中，数控机床为立式铣床，在工件上铣槽，首先通过调节装置将光电传感器的高度调整至工件上槽的最低端，光电传感器位置首先位于工件左端，如附图2所示，然后位于前端，再旋转第一电机，使光电传感器的光射向右方，接着位于右端，光电传感器旋转回来，最后使光电传感器位于后端，旋转第一电机，使光电传感器的光射向右方。刀具在前后左右四个方向延时，能够覆盖成型槽的全部端面位置，从而提高了槽的加工精度。
实施例2：
本实施例中，数控机床为卧式激光雕刻机或车床，刀具为激光器、钻头等，刀具在前后左右、左前、左后、右前、右后八个方向延时，能够覆盖成型工件的全部端面位置，从而提高了激光雕刻或者切钻加工的精度。

Claims (6)

1.一种高精度激光多点定位数控机床，包括第一控制柜(1)、驱动装置、机座(2)、设置在机座(2)上的X-Y向移动装置(3)、工作台(4)、连接到工作台(4)侧面和机座(2)的Z向移动装置(5)、设置在Z向移动装置(5)上的刀具夹具(6)、设置在工作台(4)上的定位座(7)以及冷却装置、点阵激光定位装置(8)、传感器阵列(9)，其特征在于：所述机座(2)一侧设置支撑架(10)，所述支撑架(10)上设置调节板(11)，所述支撑架(10)上设置调节装置，所述调节装置与调节板(11)相连接，所述调节板(11)上设置左右移动装置，所述左右移动装置上设置前后移动装置，所述支撑架(10)上设置第二控制柜(12)，所述左右移动装置和前后移动装置的动力元件均与第二控制柜(12)相连接，所述前后移动装置上设置第一调节箱(13)，所述第一调节箱(13)内部或外部设置第一电机(14)，所述第一电机(14)为正反转电机，所述第一电机(14)的输出轴上设置第一转动杆(15)，所述第一转动杆(15)位于第一调节箱(13)内，所述第一转动杆(15)上套设主动轮(16)，所述主动轮(16)一侧设置从动杆(17)，所述从动杆(17)上套设从动轮(18)，所述主动轮(16)与从动轮(18)之间安装传动带(19)，所述从动杆(17)上套设第一齿轮(20)，所述第一齿轮(20)位于从动轮(18)上方，所述第一齿轮(20)一侧设置第二齿轮(21)，所述第二齿轮(21)的中心孔内设置第一连接杆(22)，所述第二齿轮(21)上设置第一调节杆(23)，所述第一调节箱(13)顶壁上设置第一通孔(24)，所述第一调节杆(23)顶端穿过第一通孔(24)位于第一调节箱(13)外部，所述第一调节杆(23)顶端侧部设置第二调节杆(25)，所述第二调节杆(25)与第一调节杆(23)垂直，所述第二调节杆(25)端部设置光电传感器(26)，所述光电传感器(26)与第一控制柜(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度激光多点定位数控机床，其特征在于：所述调节装置包括第二调节箱(27)，所述第二调节箱(27)与支撑架(10)固定连接，所述第二调节箱(27)内设置第三齿轮(28)，所述第三齿轮(28)的中心孔内设置第二转动杆(29)，所述第三齿轮(28)一侧设置齿条(30)，所述齿条(30)与第三齿轮(28)相对一侧设置滑动杆(31)，所述第二调节箱(27)侧壁上设置滑槽(32)，所述滑动杆(31)一端位于滑槽(32)内，所述齿条(30)与第二调节箱(27)之间通过滑动杆(31)和滑槽(32)滑动连接，所述第二调节箱(27)顶壁上设置第二通孔(33)，所述齿条(30)顶端穿过第二通孔(33)位于第二调节箱(27)外部，所述齿条(30)顶端侧部设置第二连接杆(34)，所述第二连接杆(34)与调节板(11)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种高精度激光多点定位数控机床，其特征在于：所述第二转动杆(29)一端位于第二调节箱(27)外部，所述第二转动杆(29)位于第二箱外部一端设置旋钮。
4.根据权利要求1所述的一种高精度激光多点定位数控机床，其特征在于：所述第一电机(14)与第一调节箱(13)底壁固定连接，所述第一电机(14)的输出轴上设置联轴器(35)，所述联轴器(35)远离第一电机(14)输出轴一端与第一转动杆(15)相连接，所述第一调节箱(13)底壁上设置轴承(36)，所述从动杆(17)底端位于轴承(36)内。
5.根据权利要求1所述的一种高精度激光多点定位数控机床，其特征在于：所述左右移动装置包括第二电机(37)，所述第二电机(37)上设置第一丝杠丝母传动结构(38)，所述前后移动装置包括第二丝杠丝母传动结构(39)，所述第二丝杠丝母传动结构(39)底部与第一丝杠丝母传动结构(38)固定连接，所述第二丝杠丝母传动结构(39)一侧设置第三电机(40)，所述第二丝杠丝母传动结构(39)上设置固定板(41)，所述固定板(41)与第一调节箱(13)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度激光多点定位数控机床，其特征在于：所述第一调节箱(13)内设置托板(42)，所述第一连接杆(22)底端位于托板(42)上，所述第一连接杆(22)与托板(42)转动连接。
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