CN111716249A - 一种加工路径智能调整测量结构及测量方法 - Google Patents

一种加工路径智能调整测量结构及测量方法 Download PDF

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陈冬
刘进奇
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Abstract

一种加工路径智能调整测量结构及测量方法，包括调整测量结构主体和信号接收器；信号接收器固定安装在机床护罩上，且与测量结构主体无线连接；调整测量结构主体包括测针、测头、测头安装板、测头安装座和调整板；测针的尾端装在测头上，测头与信号接收器无线连接；测头固定在测头安装板上，测头安装板通过螺栓固定安装在测头安装座上，调整板固定在测头安装座顶部，调整板上设置有若干螺钉，螺钉与测头安装板连接。本发明将在机测量技术应用到数控内外圆磨床上，安装结构简单、对磨床改动小，且砂轮轴不需具备自动换刀功能，故便于应用。

Description

一种加工路径智能调整测量结构及测量方法
技术领域
本发明属于加工路径调整技术领域，特别涉及一种加工路径智能调整测量结构及测量方法。
背景技术
背景技术：随着对机床性能要求的提升，越来越多的机床选择将在机测量技术应用于生产过程中。在机测量技术可进行产品的自动化实时检测，基于测量中心和角度的偏移量实现加工路径的智能转换，替代繁琐的人工检测程序，保证生产加工过程的高效性；同时，在机检测可以快速准确地进行每道工序的余量测量，通过分析整理检测结果，有助于用户及时掌握余量分布状态，优化工艺过程，降低人工工作量。
磨削是机器零件精密加工的主要方法之一，可用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面。磨削通常用于半精加工和精加工，精度比一般切削高，金属切除率比一般切削小，故在磨削之前工件所留的加工余量一般较小。
对于内外圆磨削加工而言，加工时需要首先设定坐标原点，再根据设置的切削量将工件加工到合适尺寸。现有的数控内外圆磨床可以通过测头自动确定零件的坐标原点，而对于径向上的切削余量无法做到自动测量；因此需要先进行试切，记下试切时的切削量F0，然后手动测量试切后工件的尺寸A，再根据要求的尺寸A0计算新的加工余量Z(＝A0-A或A-A0)，并将Z补偿到新的切削量F(＝F0+Z)重新加工。现有技术的缺陷和不足主要在于：
1.装夹工件时需要工人用杠杆式千分表手动检测工件轴线与主轴轴线是否共线，检测时间较长；
2.需要在加工过程中人工进行测量与补偿切削量，这样会增加人工工作量，并降低加工效率；同时，由于需要人工干预，因此不利于进行自动化连续加工；
3.磨削属于精加工或半精加工，磨削之前工件所留的加工余量一般较小。因此如果试切时的切削量过大，会导致尺寸超差、工件报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工路径智能调整测量结构及测量方法，以解决内外圆磨削过程中无法自动测量、补偿切削量的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种加工路径智能调整测量结构，包括调整测量结构主体和信号接收器；信号接收器固定安装在机床护罩上，且与测量结构主体无线连接；
调整测量结构主体包括测针、测头、测头安装板、测头安装座和调整板；测针的尾端装在测头上，测头与信号接收器无线连接；测头固定在测头安装板上，测头安装板通过螺栓固定安装在测头安装座上，调整板固定在测头安装座顶部，调整板上设置有若干螺钉，螺钉与测头安装板连接。
进一步的，测头安装板背部设计有定位凸台，测头安装座上设置有定位槽，定位凸台设置在定位槽内，且定位凸台在定位槽内沿纵向移动。
进一步的，测针前端形状和工件形状相匹配。
进一步的，调整测量结构主体外侧设置有防护罩。
进一步的，一种加工路径智能调整测量结构的测量方法，包括以下步骤：
(1)使用前，需要对测头、工件进行标定；
(2)装夹工件后，用测头从轴向探测工件端面，确定工件端面位置；
(3)选取工件母线上的几个数据点，并将工件当前角度标记为0度，用测头检测这几个数据点的坐标；然后拟合出工件的实际轴线位置，将该轴线与磨床主轴轴线进行对比，如果偏差大于容许值则报警，进行重新装夹，如果偏差小于容许值则自动跳转至加工程序；
(4)加工工件时，根据上一步计算得到的母线坐标，通过换算得到工件的加工起始坐标；将工件进给到加工起始位置，根据设定的切削量开始加工；
(5)加工完成后，根据步骤(3)所述方法重新探测加工面母线位置，判断是否合格，或进行补加工。
进一步的，标定具体方法为：将一个尺寸标准的工件装夹到治具上作为测头与工件的对刀基准，然后分别将工件及测头进行对刀操作，根据对刀时的工件坐标和测头坐标，在数控程序中计算得出工件与测头在水平方向上的距离。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明将在机测量技术应用到数控内外圆磨床上，安装结构简单、对磨床改动小，且砂轮轴不需具备自动换刀功能，故便于应用。
本发明具备高度调节功能，便于更加准确的将测头调整至与主轴等高；。
本发明具备防护装置，有效避免了加工过程中的切削液对测头使用寿命、精度的影响；
本发明可以实现装夹不合格自动检测，与工人手动检测相比，检测时间大大缩短、且可以避免检错、漏检；
本发明可以实现加工余量自动检测与补偿，大大缩短生产准备时间，适合大批量产品的连续、自动化加工。
附图说明
图1是本发明的轴测结构示意图。
图2是本发明应用于某型号磨床的结构示意图。
图3是本发明应用于某工件测量前的标定方法示意图。
图4是本发明应用于某工件的X方向测量方法示意图。
图5是本发明应用于某工件的Z方向测量方法示意图。
其中：1-防护罩，2-测针，3-测头，4-调整板，5-测头安装板，6-测头安装座，7-接收器，8-磨床床身，9-治具，10-工件，11-砂轮，12-砂轮主轴，13-本发明结构。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
遵从上述技术方案，如图1至图3所示，本实施例给出一种加工路径智能补偿结构及方法，在内外圆磨削过程中，对工件的加工余量实现自动检测与补偿。
本发明一种加工路径智能测量结构，包括安装调整部分、防护罩1和接收器7；
安装调整部分主要包括测针2、测头3、测头安装板5、测头安装座6和调整板4。测量时，测针2前端需通过运动轻触测量对象实现接触式测量，测针2前端可以做成不同的形状以完成对不同工件形状以及测量内容的测量；测针2的尾端装在测头3上，当测针2前端接触到测量对象时，测头3发出无线信号，此信号被接收器7接收到并通过数据线传输至数控系统进行处理；接收器7固定安装在机床护罩上，其安装角度需调整至能可靠接受到来自测头3的信号；测头3固定在测头安装板5上，可以随测头安装板5一起调节高度以便与砂轮中心等高；测头安装板5通过螺栓可靠安装在测头安装座6上，且测头安装板5背部设计有定位凸台，可以与测头安装座6上的定位槽配合，该配合可以限制测头安装板5在X向、Z向上的移动，确保测头安装板5只能沿高度方向调整；调整板4固定在测头安装座6顶部，通过调整螺钉与测头安装板5连接并进行高度方向上的调整，确保测头轴线与砂轮轴线等高；防护罩固定于测头安装座上，可以阻挡加工过程中的切削液飞溅到测头上、影响测头使用稳定性。
本发明一种加工路径智能补偿方法，工作过程如下所示：
(1)使用前，需要对测头、砂轮进行标定，具体方法为：将一个尺寸标准的工件装夹到治具上作为测头与砂轮的对刀基准，然后分别将砂轮及测头进行对刀操作，根据对刀时的砂轮坐标(ZA，XA)和测头坐标(ZB，XB)，在数控程序中计算得出砂轮与测头在水平方向上的距离m0(＝ZA-ZB)、n0(＝XA-XB)；
(2)装夹零件后，用测头从轴向(Z方向)探测零件端面，确定零件端面位置Z0；
(3)可以通过程序自动选取工件母线上的几个数据点，并将工件当前角度标记为0度，用测头检测这几个数据点的坐标X1、X2、X3…；然后在程序中自动拟合出工件的实际轴线位置，将该轴线与磨床主轴轴线进行对比，如果偏差大于容许值则报警，进行重新装夹，如果偏差小于容许值则自动跳转至加工程序；
(4)加工零件时，根据上一步计算得到的母线坐标，通过换算得到砂轮的加工起始坐标ZL(＝Z0+m0)、XL(＝X0+n0，X0为X1、X2、X3的平均值)；将砂轮进给到加工起始位置ZL，XL，根据设定的切削量开始加工；
(5)加工完成后，根据步骤(3)所述方法重新探测加工面母线位置，判断是否合格，或进行补加工。

Claims (6)

1.一种加工路径智能调整测量结构，其特征在于，包括调整测量结构主体和信号接收器(7)；信号接收器(7)固定安装在机床护罩上，且与测量结构主体无线连接；
调整测量结构主体包括测针(2)、测头(3)、测头安装板(5)、测头安装座(6)和调整板(4)；测针(2)的尾端装在测头(3)上，测头(3)与信号接收器(7)无线连接；测头(3)固定在测头安装板(5)上，测头安装板(5)通过螺栓固定安装在测头安装座(6)上，调整板(4)固定在测头安装座(6)顶部，调整板(4)上设置有若干螺钉，螺钉与测头安装板(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种加工路径智能调整测量结构，其特征在于，测头安装板(5)背部设计有定位凸台，测头安装座(6)上设置有定位槽，定位凸台设置在定位槽内，且定位凸台在定位槽内沿纵向移动。
3.根据权利要求1所述的一种加工路径智能调整测量结构，其特征在于，测针(2)前端形状和工件形状相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种加工路径智能调整测量结构，其特征在于，调整测量结构主体外侧设置有防护罩(1)。
5.一种加工路径智能调整测量结构的测量方法，其特征在于，基于权利要求1至4任意一项所述的一种加工路径智能调整测量结构，包括以下步骤：
(1)使用前，需要对测头、工件进行标定；
(2)装夹工件后，用测头从轴向探测工件端面，确定工件端面位置；
(3)选取工件母线上的几个数据点，并将工件当前角度标记为0度，用测头检测这几个数据点的坐标；然后拟合出工件的实际轴线位置，将该轴线与磨床主轴轴线进行对比，如果偏差大于容许值则报警，进行重新装夹，如果偏差小于容许值则自动跳转至加工程序；
(4)加工工件时，根据上一步计算得到的母线坐标，通过换算得到工件的加工起始坐标；将工件进给到加工起始位置，根据设定的切削量开始加工；
(5)加工完成后，根据步骤(3)所述方法重新探测加工面母线位置，判断是否合格，或进行补加工。
6.根据权利要求5所述的一种加工路径智能调整测量结构的测量方法，其特征在于，标定具体方法为：将一个尺寸标准的工件装夹到治具上作为测头与工件的对刀基准，然后分别将工件及测头进行对刀操作，根据对刀时的工件坐标和测头坐标，在数控程序中计算得出工件与测头在水平方向上的距离。
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