CN109605126B - 一种数控机床在线检测刀具寿命系统 - Google Patents

一种数控机床在线检测刀具寿命系统 Download PDF

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Abstract

一种数控机床在线检测刀具寿命系统，包括以下模块：1)工件长度及直径检测模块；通过球型辗环机测量装置确定环形工件D的直径,并确定环形工件长度H；2)刀具的线速度检测模块；确定刀具直径d和刀具刃数Z，利用D0.2加工性法确定刀具线速度为Vc为39.7m/min，并根据精密刀具每刃对照表确认每刃刀具进给量Fz；3)刀具进给量检测模块；利用刀具转速公式确认刀具转速n，并根据刀具进给量公式确定刀具进给量F；4)刀具寿命检测模块，使用刀具寿命计算公式对刀具寿命N进行检测。本系统可精准的对刀具寿命进行测量。

Description

一种数控机床在线检测刀具寿命系统
技术领域
本发明涉及数控机床的技术领域，具体涉及一种数控机床在线检测刀具寿命系统。
背景技术
机械制造行业作为传统行业，已经发展了很长时间，现有的机械制造行业中数控机床已经成为机械制造行业中必不可少的一环，同时数控机床进行机械加工亦不开刀具的作用，现有的刀具通常采用高速工具钢加工制造而成，对于该刀具的寿命估算十分艰难，使得工厂无法准确的确定所使用的一批刀具的损坏时间，进而影响工厂工作进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控机床在线检测刀具寿命系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种数控机床在线检测刀具寿命系统，包括以下模块：
1)工件长度及直径检测模块；
通过球型辗环机测量环形工件D的直径,并确定环形工件长度H；
2)刀具的线速度检测模块；
确定刀具直径d和刀具刃数Z，利用D0.2加工性法确定刀具线速度为Vc为.m/min，并根据精密刀具每刃对照表确认每刃刀具进给量Fz；
3)刀具进给量检测模块；
利用刀具转速公式确认刀具转速n，并根据刀具进给量公式确定刀具进给量F；
4)刀具寿命检测模块；
使用刀具寿命计算公式对刀具寿命N进行检测；
刀具进给量检测模块中所述刀具转速公式如下所示：
n＝Vc*1000/(3.14*60*d)；
其中直径d的单位为m，转速n的单位为r/s；
刀具进给量检测模块中所述刀具进给量公式如下所示：
F＝n*Fz*Z；
其中Fz的单位为m/(s*z)，Z的单位为z；
刀具寿命检测模块中所述刀具寿命计算公式如下所示：
N＝19100*Vc*F/(H*60*d)；
其中N的单位为个，即刀具在报废之前每刀刃可切削工件个数。
进一步的，所述球型辗环机包括调整底座、固定底座、移动板和测量机构；所述固定底座设于调整底座上，固定底座上安装有移动板，移动板上设置有检测机构。
进一步的，所述的检测机构包括支架、导向柱、导向底座、竖筒、活塞杆、测量架和滚轮；所述的支架与测量架上分别设有相对应的两通孔，所述导向柱的两端分别固定在支架与测量架的通孔处；所述导向底座安装在移动板上，导向底座上设有导向孔；所述导向柱穿过导向孔支撑在导向底座上；所述的移动板中间设有支撑环，所述的竖筒安装于支撑环上，活塞杆的一端塞在竖筒内，另一端固定于支架上；所述滚轮安装于测量架上，滚轮与测量架同轴连接，滚轮中心插设有滚轮轴，滚轮轴的上端安装有直通式压注油杯，滚轮轴的侧壁设有出油孔；所述的导向柱的一侧安装有齿条，固定底座的一侧安装有编码器总成，且编码器总成与齿条之间为啮合连接。
进一步的，所述固定底座两侧设有T型导轨；所述的移动板两侧设有固定孔，固定孔的位置与T型导轨相对应。
进一步的，所述的滚轮与测量架之间安装有瓦盖，滚轮与滚轮轴之间安装轴承。
本发明所达到的有益效果是：
本发明实现了对于工厂内刀具的检测工作，在刀具的线速度检测模块采用了D0.2加工性法对刀具的线速度进行精准检测，进而有效的确认刀具的线速度，在此基础上，本发明选用球型辗环机对工件的直径以及长度进行检测，并由于环形件是工厂加工常见的加工元件，因此本发明利用通过检测环形件从而节省本发明中所需耗材的问题，而球型辗环机对于环形件自身属性的检测具有极强的效果，因此，本发明通过上述部件精准的实现对刀具寿命的测量。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体的结构框图；
图2是本发明球型辗环机的整体结构示意图；
图3是本的直通式压注油杯的整体结构示意图；
图4是本发明的滚轮的整体结构示意图；
图5是本发明测量架的整体结构示意图。
图中附图标记的含义如下：
1-球型辗环机；10-齿条；
11-调整底座；12-固定底座；13-移动板；14-测量机构；15-滚轮轴；
121-编码器总成；131-固定孔；
141-测量架；142-滚轮；143-导向柱；144-导向底座；
145-竖筒；146-支撑环；147-活塞杆；148-T型导轨；149-支架；
141-测量架；
20-直通式压注油杯；21-出油孔；22-瓦盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示：一种数控机床在线检测刀具寿命系统，包括以下模块：
1)工件长度及直径检测模块；
通过球型辗环机测量装置确定环形工件D的直径,并确定环形工件长度H；
2)刀具的线速度检测模块；
确定刀具直径d和刀具刃数Z，利用D.加工性法确定刀具线速度为Vc为.m/min，并根据精密刀具每刃对照表确认每刃刀具进给量Fz；
3)刀具进给量检测模块；
利用刀具转速公式确认刀具转速n，并根据刀具进给量公式确定刀具进给量F；
4)刀具寿命检测模块；
使用刀具寿命计算公式对刀具寿命N进行检测；
刀具进给量检测模块中涉及到的刀具转速公式如下所示：
n＝Vc*1000/(3.14*60*d)
其中直径d的单位为m，转速n的单位为r/s；
刀具进给量检测模块使用刀具寿命计算公中涉及的刀具进给量公式如下所示：
F＝n*Fz*Z
其中Fz的单位为m/(s*z)，Z的单位为z；
刀具寿命检测模块中涉及的刀具寿命计算公式如下所示：
N＝19100*Vc*F/(H*60*d)
其中N的单位为个，即刀具在报废之前每刀刃可切削工件个数。
其中：D0.2方法已成为法国国家标准，已被铸造技术协会国际灰铸铁委员会采用(1969年2月)。测量原理为，在加工切削时，切削所作的功，除了1～2％用于形成新表面和以晶格变形等形式成潜能外，有98～99％转换为热能，此热量被切屑、工件、刀具以及周围介质所传出。在车削中，切屑传出的约50～86％，车刀传出的约0～40％，工件传出的约0～9％，周围介质传出的约1％。若采用高速钢刀具车削，在较小的切削深度(0.2～0.3mm)，当车削速度提高到一定程度时，刀尖温度过高而烧坏刀尖，通过测定最大车削直径(定义为D0.2)，从而确定材料的加工性。其测量方法为，D0.2加工性指标试验检测只需要小块试样——直径12～40mm，最小3.0mm厚。首先在试样中心钻φ6mm孔，然后车削，车刀保持“N”rpm和切削深度恒定，刀具从中心孔进给向试样外缘以“a”mm每转移动，因此切削速度均匀增加，到达某点后切削速度足够高，以致使刀具磨损，该磨损极其迅速使刀具不能工作，产生剧烈震颤。试验后，使用固定在刀具滑架上直径指示器测定切削深度0.2mm突然下降的直径，该深度的下降正好是刀刃磨损所致，该极限直径对应着加工性切削速度。
工件长度及直径检测模块中的球型辗环机1如图2-5所示，所述球型辗环机1包括调整底座11、固定底座12、移动板13和测量机构14；所述固定底座12设于调整底座11上，固定底座上安装有移动板13，且固定底座12两侧设有T型导轨148；所述的移动板13两侧设有固定孔131，固定孔131的位置与T型导轨148相对应，移动板13上设置有检测机构14；所述的检测机构14包括支架149、导向柱143、导向底座144、竖筒145、活塞杆147、测量架141和滚轮142；所述的支架149与测量架141上分别设有相对应的两通孔，所述导向柱143的两端分别固定在支架149与测量架141的通孔处；所述导向底座144安装在移动板13上，导向底座144上设有导向孔；所述导向柱143穿过导向孔支撑在导向底座144上；所述的移动板13中间设有支撑环146，所述的竖筒143安装于支撑环146上，活塞杆147的一端塞在竖筒143内，另一端固定于支架149上；所述滚轮142安装于测量架141上，滚轮142与测量架141同轴连接，滚轮142中心插设有滚轮轴15，滚轮轴15的上端安装有直通式压注油杯20，滚轮轴15的侧壁设有出油孔21，所述的滚轮142与测量架141之间安装有瓦盖122，滚轮142与滚轮轴15之间安装轴承，所述导向柱143的一侧安装有齿条10，所述固定底座12的一侧安装有编码器总成121，且编码器总成121与齿条10为啮合连接。
因此，本发明中球型辗环机1在滚轮轴15的上端加上直通式压注油杯20，起到了边工作边润滑的效果，滚轮轴15上设有出油孔21，油可以从出油孔21流出润滑到轴承，这种设计方式简单方便，润滑效果好。编码器总成121与齿条10的结合可以精确测量直线的位移，环件直径的扩大体现在齿条10的移动的距离，进而确定环件的直径大小。
综上所述，本发明实现了对于工厂内刀具的检测工作，在刀具的线速度检测模块采用了D0.2加工性法对刀具的线速度进行精准检测，进而有效的确认刀具的线速度，在此基础上，本发明选用球型辗环机1对工件的直径以及长度进行检测，并由于环形件是工厂加工常见的加工元件，因此本发明利用将检测环形件从而节省工作所需耗材，而球型辗环机1对于环形件自身属性的检测具有极强的效果，因此，本发明通过上述部件精准的实现对刀具寿命的测量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含由义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种数控机床在线检测刀具寿命系统，其特征在于：包括以下模块：
1)工件长度及直径检测模块；
通过球型辗环机(1)测量环形工件D的直径,并确定环形工件长度H；
2)刀具的线速度检测模块；
确定刀具直径d和刀具刃数Z，利用D0.2加工性法确定刀具线速度为Vc为39.7m/min，
并根据精密刀具每刃对照表确认每刃刀具进给量Fz；
3)刀具进给量检测模块；
利用刀具转速公式确认刀具转速n，并根据刀具进给量公式确定刀具进给量F；
4)刀具寿命检测模块；
使用刀具寿命计算公式对刀具寿命N进行检测；
刀具进给量检测模块中所述刀具转速公式如下：
n＝Vc*1000/(3.14*60*d)；
其中直径d的单位为m，转速n的单位为r/s；
刀具进给量检测模块中所述刀具进给量公式如下所示：
F＝n*Fz*Z；
其中Fz的单位为m/(s*z)，Z的单位为z；
刀具寿命检测模块中所述刀具寿命计算公式如下：
N＝19100*Vc*F/(H*60*d)；
其中N的单位为个，即刀具在报废之前每刀刃可切削工件个数。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床在线检测刀具寿命系统，其特征在于：所述球型辗环机(1)包括调整底座(11)、固定底座(12)、移动板(13)和测量机构(14)；所述固定底座(12)设于调整底座(11)上，固定底座(12)上安装有移动板(13)，所述移动板(13)上设置有检测机构(14)。
3.根据权利要求2所述的一种数控机床在线检测刀具寿命系统，其特征在于：所述的检测机构(14)包括支架(149)、导向柱(143)、导向底座(144)、竖筒(145)、活塞杆(147)、测量架(141)和滚轮(142)；所述支架(149)与测量架(141)上分别设有相对应的两通孔，所述导向柱(143)的两端分别固定在支架(149)与测量架(141)的通孔处；所述导向底座(144)安装在移动板(13)上，导向底座(144)上设有导向孔；所述导向柱(143)穿过导向孔支撑在导向底座(144)上；所述的移动板(13)中间设有支撑环(146)，所述的竖筒(143)安装于支撑环(146)上，所述活塞杆(147)的一端设置在竖筒(143)内，另一端固定于支架(149)上；所述滚轮(142)安装于测量架(141)上，滚轮(142)与测量架(141)同轴连接，滚轮(142)中心插设有滚轮轴(15)，所述滚轮轴(15)的上端安装有直通式压注油杯(20)，滚轮轴(15)的侧壁设有出油孔(21)，所述导向柱(143)的一侧安装有齿条(10)，所述固定底座(12)的一侧安装有编码器总成(121)，且编码器总成(121)与齿条(10)啮合。
4.根据权利要求2所述的一种数控机床在线检测刀具寿命系统，其特征在于：所述固定底座(12)两侧设有T型导轨(148)；所述移动板(13)两侧设有固定孔(131)，固定孔(131)的位置与T型导轨(148)相对应。
5.根据权利要求3所述的一种数控机床在线检测刀具寿命系统，其特征在于：所述的滚轮(142)与测量架(141)之间安装有瓦盖(122)，滚轮(142)与滚轮轴(15)之间安装轴承。
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