CN111037366A - 一种刀具磨损在线检测雕刻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刀具磨损在线检测雕刻机，涉及雕刻机技术领域。刀具磨损在线检测雕刻机包括电路系统以及与所述电路系统电连接的动平台、固定座、刀具磨损在线检测器，所述固定座和所述刀具磨损在线检测器安装在所述动平台上，所述固定座用于安装刀具，并带动所述刀具接触所述刀具磨损在线检测器，所述刀具磨损在线检测器用于检测所述刀具的磨损长度，并将磨损长度发送给所述电路系统，所述电路系统在所述磨损长度达到预设长度时发出更换所述刀具的提醒信号。刀具磨损在线检测雕刻机能够实时监测刀具的磨损情况，并提醒操作人员及时更换磨损的刀具。

Description

一种刀具磨损在线检测雕刻机

技术领域

本发明涉及雕刻机技术领域，具体而言，涉及一种刀具磨损在线检测雕刻机。

背景技术

目前的数控雕刻机，在加工切削待加工的材料时，通常是用高速主轴电机上安装高硬度刀具来进行切削，利用主轴的高速旋转和高硬度刀具，其中，旋转速度通常为24000r/pm，刀具通常是硬质合金、金刚砂涂层、陶瓷等材料的刀具，硬度范围为：89HRA-95HRA。

这些专用刀具的完整性和耐用性对于加工产品的尺寸和精度起着十分重要的作用。

现有雕刻机在加工过程中存在的缺点是，雕刻机没有在加工中对刀具在线检测，如果在加工过程中刀具出现磨损、断裂等情况，只能依靠操作人员的及时发现，人为更换新刀具，对刀后才能重新加工。这种雕刻机加工时是离不开人的参与，如果刀具发生磨损和断裂没有及时发现，用破损的刀具继续加工，最终导致加工出来的产品为废品，既浪费加工材料又浪费时间。

因此，设计一种雕刻机，能够实时监测刀具的磨损情况，并提醒操作人员及时更换磨损的刀具，这是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刀具磨损在线检测雕刻机，其能够实时监测刀具的磨损情况，并提醒操作人员及时更换磨损的刀具。

本发明提供一种技术方案：

一种刀具磨损在线检测雕刻机包括电路系统以及与所述电路系统电连接的动平台、固定座、刀具磨损在线检测器，所述固定座和所述刀具磨损在线检测器安装在所述动平台上，所述固定座用于安装刀具，并带动所述刀具接触所述刀具磨损在线检测器，所述刀具磨损在线检测器用于检测所述刀具的磨损长度，并将磨损长度发送给所述电路系统，所述电路系统在所述磨损长度达到预设长度时发出更换所述刀具的提醒信号。

在本发明较佳的实施例中，所述刀具磨损在线检测器包括底座、静触点、运动部件、弹簧和动触点；所述底座安装在所述动平台上，所述静触点安装在所述底座上，所述运动部件可滑动地安装在所述底座上，所述动触点安装在所述运动部件上，所述弹簧安装在所述底座与所述运动部件之间，所述弹簧具有弹力使所述动触点接触到所述静触点，所述静触点通过线缆连接到所述电路系统。

在本发明较佳的实施例中，所述运动部件包括顶盖、光轴和运动板，所述顶盖连接在所述光轴的顶端，所述运动板连接在所述光轴的底端，所述光轴插入所述底座、并可相对所述底座滑动，所述顶盖用于供所述刀具按压，所述弹簧安装在所述底座与所述顶盖之间，所述动触点安装在所述运动板上。

在本发明较佳的实施例中，所述运动部件还包括直线轴承，所述直线轴承的内圈与所述光轴配合，所述直线轴承的外圈与所述底座配合。

在本发明较佳的实施例中，所述运动部件还包括罩盖，所述罩盖罩设在所述底座上、且可相对所述底座滑动，所述光轴贯穿所述罩盖，所述顶盖位于所述罩盖的外侧、且与所述罩盖固定连接。

在本发明较佳的实施例中，所述底座包括底板、柱体、连接杆和静止板，所述底板安装在所述动平台上，所述柱体设置在所述底板上，所述光轴插入所述柱体内、且可相对所述柱体滑动，所述直线轴承的外圈与所述柱体的内部配合，所述连接杆连接在所述底板或所述柱体上，所述静止板连接在所述连接杆上，所述静触点安装在所述静止板上，所述静止板位于所述运动板的下方，所述弹簧安装在所述柱体与所述罩盖之间。

在本发明较佳的实施例中，所述动触点与所述静触点接触后，所述动触点相对所述静触点脱离所需的距离范围为：0.5％毫米-1％毫米。

在本发明较佳的实施例中，所述电路系统包括依次电连接的数据采集分析处理单元、中央处理单元和提醒单元，所述刀具磨损在线检测器电连接于所述数据采集分析处理单元，用于将检测到的所述刀具的磨损长度发送给所述数据采集分析处理单元，所述中央处理单元用于接收所述数据采集分析处理单元发送的所述刀具的磨损长度、并与预设长度比较，在磨损长度达到预设长度时，向所述提醒单元发出提醒指令，所述提醒单元根据提醒指令发出更换所述刀具的提醒信号。

在本发明较佳的实施例中，所述提醒单元包括显示器或响铃，所述显示器用于显示提醒文字或图案，所述响铃用于发出语音提醒。

在本发明较佳的实施例中，所述静触点和所述动触点的数量各位两个，所述静触点与所述动触点一一对应，所述静触点和所述动触点均为镀金触点。

本发明提供的刀具磨损在线检测雕刻机的有益效果是：

刀具磨损的现象通常为刀具断尖，如果出现刀具断尖时，此时的刀具要比初始检测时的刀具短，它碰触刀具磨损在线检测器产生的Z轴行程值就要比初始值大，在电路系统中可以设置预设长度，在所述磨损长度达到预设长度时发出更换所述刀具的提醒信号。这样保证了加工产品的完整和精确，很大程度上降低了产品的废品率，并且大幅度的提高了雕刻机的加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的刀具磨损在线检测雕刻机的结构示意图。

图2为图1中刀具磨损在线检测器的结构示意图。

图3为刀具磨损在线检测器的全剖视图。

图4为刀具磨损在线检测器的内部结构示意图。

图5为电路系统的组成框图。

图标：100-刀具磨损在线检测雕刻机；110-动平台；120-固定座；130-刀具磨损在线检测器；131-底座；132-底板；133-柱体；134-连接杆；135-静止板；136-静触点；137-运动部件；138-顶盖；139-光轴；140-运动板；141-直线轴承；142-罩盖；143-弹簧；144-动触点；150-电路系统；151-数据采集分析处理单元；152-中央处理单元；153-提醒单元；160-刀具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有雕刻机在加工过程中存在的缺点是，雕刻机没有在加工中对刀具在线检测，如果在加工过程中刀具出现磨损、断裂等情况，只能依靠操作人员的及时发现，人为更换新刀具，对刀后才能重新加工。这种雕刻机加工时是离不开人的参与，如果刀具发生磨损和断裂没有及时发现，用破损的刀具继续加工，最终导致加工出来的产品为废品，既浪费加工材料又浪费时间。

请参阅图1，本实施例提供了一种刀具磨损在线检测雕刻机100，其能够实时监测刀具160的磨损情况，并提醒操作人员及时更换磨损的刀具160。

刀具磨损在线检测雕刻机100包括电路系统150以及与电路系统150电连接的动平台110、固定座120、刀具磨损在线检测器130，固定座120和刀具磨损在线检测器130安装在动平台110上，固定座120用于安装刀具160，并带动刀具160接触刀具磨损在线检测器130，以便刀具磨损在线检测器130检测刀具160的磨损长度，并发送给电路系统150，电路系统150在磨损长度达到预设长度时发出更换刀具160的提醒信号。

具体的，请参阅图2至图4，刀具磨损在线检测器130相当于一个高精度的微动开关。刀具磨损在线检测器130包括底座131、静触点136、运动部件137、弹簧143和动触点144；底座131安装在动平台110上，静触点136安装在底座131上，运动部件137可滑动地安装在底座131上，动触点144安装在运动部件137上，弹簧143安装在底座131与运动部件137之间，弹簧143具有弹力使动触点144接触到静触点136，静触点136通过线缆连接到电路系统150。

其中，运动部件137包括顶盖138、光轴139、运动板140、直线轴承141和罩盖142，顶盖138连接在光轴139的顶端，运动板140连接在光轴139的底端，光轴139插入底座131、并可相对底座131滑动，直线轴承141的内圈与光轴139配合，直线轴承141的外圈与底座131配合。顶盖138用于供刀具160按压，弹簧143安装在底座131与顶盖138之间，动触点144安装在运动板140上。

罩盖142罩设在底座131上、且可相对底座131滑动，光轴139贯穿罩盖142，顶盖138位于罩盖142的外侧、且与罩盖142固定连接。

其中，底座131包括底板132、柱体133、连接杆134和静止板135，底板132安装在动平台110上，柱体133设置在底板132上，光轴139插入柱体133内、且可相对柱体133滑动，直线轴承141的外圈与柱体133的内部配合，连接杆134连接在底板132或柱体133上，静止板135连接在连接杆134上，静触点136安装在静止板135上，静止板135位于运动板140的下方，弹簧143安装在柱体133与罩盖142之间。

静触点136和动触点144的数量各位两个，静触点136与动触点144一一对应，静触点136和动触点144均为镀金触点。在常规状态下，动触点144与静触点136处于接触的闭合状态。当有轻微的外力碰触或者按压刀具磨损在线检测器130的顶盖138时，运动部件137向下产生位移则静触点136与动触点144相互脱离即打开状态。有线缆与静触点136相连，将刀具磨损在线检测器130检测到的开关信号发送至电路系统150进行分析处理。

动触点144与静触点136接触后，动触点144相对静触点136脱离所需的距离范围为：0.5％毫米-1％毫米。所以，刀具磨损在线检测器130的检测精度为：0.5％毫米-1％毫米。

请参阅图5，电路系统150包括依次电连接的数据采集分析处理单元151、中央处理单元152和提醒单元153，刀具磨损在线检测器130电连接于数据采集分析处理单元151，用于将检测到的刀具160的磨损长度发送给数据采集分析处理单元151，中央处理单元152用于接收数据采集分析处理单元151发送的刀具160的磨损长度、并与预设长度比较，在磨损长度达到预设长度时，向提醒单元153发出提醒指令，提醒单元153根据提醒指令发出更换刀具160的提醒信号。

其中，提醒单元153包括显示器或响铃，显示器用于显示提醒不带括号或图案，响铃用于发出语音提醒。

本实施例提供的刀具磨损在线检测雕刻机100的工作原理：

步骤1：刀具磨损在线检测雕刻机100上电后，首先，各个轴复位归零，装好刀具160的Z轴自动移动到刀具磨损在线检测器130的正上方，缓速向下移动，当接触到刀具磨损在线检测器130时停止并上抬离开刀具磨损在线检测器130完成刀具160的初始检测记录。此动作的工作原理是，Z轴复位后位置数值清零，当Z轴向下位移到刀具160的刀尖碰触刀具磨损在线检测器130的瞬间，刀具磨损在线检测器130将开关信号发送给电路系统150的中央处理单元152，程序便发出记录当前Z轴的刀尖位置的初始值，此初始值即被记录并存储。其中，Z轴为安装有主轴和刀具160，并做上下垂直运动的轴。

步骤2：按开始加工键后，刀具磨损在线检测雕刻机100即开始正常加工，待加工一段时间后，例如5分钟，此时间间隔可以在系统控制软件中设置，不用人工干预，刀具磨损在线检测雕刻机100即暂停当前加工任务，自动位移至刀具磨损在线检测器130的上方，并缓速向下用刀尖去碰触刀具磨损在线检测器130。如步骤1中所述，在刀具160接触刀具磨损在线检测器130，使动触点144与静触点136分离时会产生一个刀尖位置的初始值。

步骤3：刀具160磨损的现象通常为刀具160断尖。如果出现刀具160断尖时，此时的刀具160要比初始检测时的刀具160短，它碰触刀具磨损在线检测器130产生的Z轴行程值就要比初始值大，在系统控制软件中可以设置此差值的大小，如软件中设置此值为0.3mm时，系统软件会将两次行程值计算差值，这个差值即为磨损长度，如果磨损长度大于或等于预设长度时，系统控制软件就会暂停当前加工任务，并弹出提示对话框“请及时更换刀具160后按继续加工”。当磨损长度小于预设长度时系统则认为当前刀具160不影响正常加工，自动继续执行加工任务。

步骤4：需要更换刀具160时，操作人员人工更换新刀具160后按“继续加工”，则刀具磨损在线检测雕刻机100带着刀具160自动去碰触刀具磨损在线检测器130，中央处理单元152采集记录并存储新的初始值，然后继续执行加工任务，并进入到下个记时周期，进行步骤2和步骤3。

本实施例提供的刀具磨损在线检测雕刻机100的有益效果是：

刀具160磨损的现象通常为刀具160断尖，如果出现刀具160断尖时，此时的刀具160要比初始检测时的刀具160短，它碰触刀具磨损在线检测器130产生的Z轴行程值就要比初始值大，在电路系统150中可以设置预设长度，在磨损长度达到预设长度时发出更换刀具160的提醒信号。这样保证了加工产品的完整和精确，很大程度上降低了产品的废品率，并且大幅度的提高了雕刻机的加工效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，包括电路系统以及与所述电路系统电连接的动平台、固定座、刀具磨损在线检测器，所述固定座和所述刀具磨损在线检测器安装在所述动平台上，所述固定座用于安装刀具，并带动所述刀具接触所述刀具磨损在线检测器，所述刀具磨损在线检测器用于检测所述刀具的磨损长度，并将磨损长度发送给所述电路系统，所述电路系统在所述磨损长度达到预设长度时发出更换所述刀具的提醒信号。

2.根据权利要求1所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述刀具磨损在线检测器包括底座、静触点、运动部件、弹簧和动触点；所述底座安装在所述动平台上，所述静触点安装在所述底座上，所述运动部件可滑动地安装在所述底座上，所述动触点安装在所述运动部件上，所述弹簧安装在所述底座与所述运动部件之间，所述弹簧具有弹力使所述动触点接触到所述静触点，所述静触点通过线缆连接到所述电路系统。

3.根据权利要求2所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述运动部件包括顶盖、光轴和运动板，所述顶盖连接在所述光轴的顶端，所述运动板连接在所述光轴的底端，所述光轴插入所述底座、并可相对所述底座滑动，所述顶盖用于供所述刀具按压，所述弹簧安装在所述底座与所述顶盖之间，所述动触点安装在所述运动板上。

4.根据权利要求3所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述运动部件还包括直线轴承，所述直线轴承的内圈与所述光轴配合，所述直线轴承的外圈与所述底座配合。

5.根据权利要求4所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述运动部件还包括罩盖，所述罩盖罩设在所述底座上、且可相对所述底座滑动，所述光轴贯穿所述罩盖，所述顶盖位于所述罩盖的外侧、且与所述罩盖固定连接。

6.根据权利要求5所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述底座包括底板、柱体、连接杆和静止板，所述底板安装在所述动平台上，所述柱体设置在所述底板上，所述光轴插入所述柱体内、且可相对所述柱体滑动，所述直线轴承的外圈与所述柱体的内部配合，所述连接杆连接在所述底板或所述柱体上，所述静止板连接在所述连接杆上，所述静触点安装在所述静止板上，所述静止板位于所述运动板的下方，所述弹簧安装在所述柱体与所述罩盖之间。

7.根据权利要求6所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述动触点与所述静触点接触后，所述动触点相对所述静触点脱离所需的距离范围为：0.5％毫米-1％毫米。

8.根据权利要求7所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述电路系统包括依次电连接的数据采集分析处理单元、中央处理单元和提醒单元，所述刀具磨损在线检测器电连接于所述数据采集分析处理单元，用于将检测到的所述刀具的磨损长度发送给所述数据采集分析处理单元，所述中央处理单元用于接收所述数据采集分析处理单元发送的所述刀具的磨损长度、并与预设长度比较，在磨损长度达到预设长度时，向所述提醒单元发出提醒指令，所述提醒单元根据提醒指令发出更换所述刀具的提醒信号。

9.根据权利要求8所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述提醒单元包括显示器或响铃，所述显示器用于显示提醒文字或图案，所述响铃用于发出语音提醒。

10.根据权利要求2所述的刀具磨损在线检测雕刻机，其特征在于，所述静触点和所述动触点的数量各位两个，所述静触点与所述动触点一一对应，所述静触点和所述动触点均为镀金触点。

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