CN111843000B - 一种模具生产用刀具高度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种模具生产用刀具高度检测装置，包括固定刀具的机床主轴、用于检测刀具高度的检测模块、用于调整机床主轴高度的控制模块和电源模块；检测模块包括电容感应器和调节器，电容感应器将刀具工作时位移产生的高度差转化为电容变化，调节器将微小的电容变化转化为频率变化并对其放大；控制模块包括单片机、控制器和伺服电机，单片机对调节器放大后的信号进行运算和处理，控制器用于控制伺服电机转动，伺服电机用于控制转动主轴升降。本发明解决了现有模具加工过程中刀具磨损严重和刀具高度不能实时检测补偿的问题。

Description

一种模具生产用刀具高度检测装置
技术领域
本发明涉及模具加工领域，具体的是一种模具生产用刀具高度检测装置。
背景技术
模具加工(Mold Making)是指成型和制坯工具的加工，此外还包括剪切模和模切模具。通常情况下，模具有上模和下模两部分组成。将钢板放置在上下模之间，在压力机的作用下实现材料的成型，当压力机打开时，就会获得由模具形状所确定的工件或去除相应的废料。小至电子连接器，大汽车仪表盘的工件都可以用模具成型。级进模是指能自动的把加工工件从一个工位移动到另一个工位，并在最后一个工位得到成型零件的一套模具。模具加工工艺包括：裁模、冲坯模、复合模、挤压模、四滑轨模、级进模、冲压模、模切模具等。
目前，模具生产过程中通常会采用铣床对金属模具进行切削加工，而铣床刀具在切削金属模具时需要精确定位，才能保证模具加工的精度，现有的数控铣床虽然能够较为精确的对刀具高度进行定位，但是多数刀具安装时没有纵向的高度缓冲，刀具磨损较为严重，而具有纵向刀具缓冲的安装结构由于不具备实时刀具高度测定，不能实现刀具位置的实时补偿，模具加工时存在一定的精度差。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种模具生产用刀具高度检测装置，解决了现有模具加工过程中刀具磨损严重和刀具高度不能实时检测补偿的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种模具生产用刀具高度检测装置，包括固定刀具的机床主轴、用于检测刀具高度的检测模块、用于调整机床主轴高度的控制模块和电源模块；
检测模块包括电容感应器和调节器，电容感应器将刀具工作时位移产生的高度差转化为电容变化，调节器将微小的电容变化转化为频率变化并对其放大；
控制模块包括单片机、控制器和伺服电机，单片机对调节器放大后的信号进行运算和处理，控制器用于控制伺服电机转动，伺服电机用于控制转动主轴升降。
优选地，调节器包括LC震荡电路、波形处理电路和隔离电路，LC震荡电路将电容感应器工作在高频时等效成电容和电感的串联并接入到选频网络产生正弦波输出，波形处理电路包括放大电路和波形转换模块，波形处理电路将振荡的小信号进行波形处理，先将小信号进行放大，再对波形进行转换，把正弦波转换成方波，隔离电路将前级模拟电路的干绕源与后续微机处理电路隔离开来，实现模拟信号与数字信号的隔离。
优选地，单片机是由AT89C52微机系统组成，单片机采用等精度测量法对方波信号进行测频并使用曲线拟合算法能够通过频率值来获得对应的距离值。
优选地，机床主轴包括主轴本体，主轴本体下端中间开设有中心孔，中心孔顶部固定安装电容感应器，中心孔内贯穿设有刀具安装座，主轴本体圆周面上开设有径向孔，径向孔内设有紧固螺栓，刀具安装座上端外壁对应紧固螺栓处开设有限位槽，刀具安装座下端中间开设有安装孔，安装孔内套接刀具，安装孔下端设有轴向延伸的夹头，夹头外壁设有螺纹，夹头外圈螺接紧固螺母。
优选地，电容感应器包括定极板和动极板，定极板固定安装在中心孔顶部，动极板与中心孔内壁滑动连接。
优选地，夹头为锥形，夹头包括若干夹持块，夹持块呈圆形阵列设置，紧固螺母的内壁的螺纹与夹头表面的螺纹契合，。
优选地，刀具包括刀头和刀柄，刀柄套接在安装孔内，刀柄顶端与安装孔顶部贴合。
本发明的有益效果：
1、本发明刀具安装座与主轴本体通过紧固螺栓固定，且紧固螺栓的一端是固定在限位槽中，限位槽可以防止刀具安装座转动，但是当刀头前端销凿金属模具硬度特别大时刀具会被向上顶起，此时刀具固定座可以克服紧固螺栓的静摩擦力向中心孔上端滑动，从而起到保护刀具的目的。
2、本发明刀具安装后记录刀具的初始位置，并测定电容感应器的初始电容，在模具加工过程中，当刀具被向上顶起时刀具安装座会挤压动极板，从而改变电容感应器两个极板间的距离，导致电容发生改变，通过调节器将微小的电容变化转化为频率变化并对其放大，通过对方波信号进行测频并使用曲线拟合算法能够通过频率值来获得对应的距离值，得到刀具向上移动的距离值，使用该值对刀具的初始位置进行补偿，并通过控制器调整伺服电机的转动，从而控制转动主轴的给尽量，精确控制刀具的位置。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明整体结构框架图；
图2是本发明调节器电路结构示意图；
图3是本发明机床主轴的剖视结构示意图；
图4是本发明机床主轴的爆炸结构示意图；
图5是本发明刀具安装座的结构示意图。
图中：
1-主轴本体，101-中心孔，102-径向孔，2-电容感应器，201-定极板，202-动极板，3-刀具安装座，301-限位槽，302-安装孔，303夹头，4-紧固螺栓，5-刀具，501-刀头，502-刀柄，6-紧固螺母。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
如图1-5所示，一种模具生产用刀具高度检测装置，包括固定刀具的机床主轴、用于检测刀具高度的检测模块、用于调整机床主轴高度的控制模块和电源模块；
检测模块包括电容感应器和调节器，电容感应器将刀具工作时位移产生的高度差转化为电容变化，调节器将微小的电容变化转化为频率变化并对其放大；
控制模块包括单片机、控制器和伺服电机，单片机对调节器放大后的信号进行运算和处理，控制器用于控制伺服电机转动，伺服电机用于控制转动主轴升降。
调节器包括LC震荡电路、波形处理电路和隔离电路，LC震荡电路将电容感应器工作在高频时等效成电容和电感的串联并接入到选频网络产生正弦波输出，波形处理电路包括放大电路和波形转换模块，波形处理电路将振荡的小信号进行波形处理，先将小信号进行放大，再对波形进行转换，把正弦波转换成方波，隔离电路将前级模拟电路的干绕源与后续微机处理电路隔离开来，实现模拟信号与数字信号的隔离。
单片机是由AT89C52微机系统组成，单片机采用等精度测量法对方波信号进行测频并使用曲线拟合算法能够通过频率值来获得对应的距离值。
机床主轴包括主轴本体1，主轴本体1下端中间开设有中心孔101，中心孔101顶部固定安装电容感应器2，中心孔101内贯穿设有刀具安装座3，主轴本体1圆周面上开设有径向孔102，径向孔102内设有紧固螺栓4，刀具安装座3上端外壁对应紧固螺栓4处开设有限位槽301，刀具安装座3下端中间开设有安装孔302，安装孔302内套接刀具5，安装孔302下端设有轴向延伸的夹头303，夹头303外壁设有螺纹，夹头303外圈螺接紧固螺母6。
电容感应器2包括定极板201和动极板202，定极板201固定安装在中心孔101顶部，动极板202与中心孔101内壁滑动连接。
夹头303为锥形，夹头303包括若干夹持块，夹持块呈圆形阵列设置，紧固螺母6的内壁的螺纹与夹头303表面的螺纹契合，。
刀具5包括刀头501和刀柄502，刀柄502套接在安装孔302内，刀柄502顶端与安装孔302顶部贴合。
工作原理：
使用本装置进行刀具高度检测时，先将主轴本体1上升至最高点，然后将刀具安装座3插入中心孔101中，刀具安装座3的顶部与电容感应器2的动极板202贴合，通过紧固螺栓4将刀具安装座3与主轴本体1固定，然后将刀柄502插入安装孔302中，刀柄502顶端与安装孔302顶部贴合，通过紧固螺母6与夹头303螺纹配合使夹头303对刀柄502夹紧固定。
由于刀具安装座3与主轴本体1通过紧固螺栓4固定，且紧固螺栓4的一端是固定在限位槽301中，限位槽301可以防止刀具安装座3转动，但是当刀头501前端销凿金属模具硬度特别大时刀具5会被向上顶起，此时刀具固定座3可以克服紧固螺栓4的静摩擦力向中心孔上端滑动，从而起到保护刀具的目的。
刀具安装后记录刀具的初始位置，并测定电容感应器2的初始电容，在模具加工过程中，当刀具5被向上顶起时刀具安装座3会挤压动极板202，从而改变电容感应器2两个极板间的距离，导致电容发生改变，通过调节器将微小的电容变化转化为频率变化并对其放大，通过对方波信号进行测频并使用曲线拟合算法能够通过频率值来获得对应的距离值，得到刀具5向上移动的距离值，使用该值对刀具的初始位置进行补偿，并通过控制器调整伺服电机的转动，从而控制转动主轴的给尽量，精确控制刀具的位置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种模具生产用刀具高度检测装置，其特征在于，包括固定刀具的机床主轴、用于检测刀具高度的检测模块、用于调整机床主轴高度的控制模块和电源模块；
所述检测模块包括电容感应器和调节器，所述电容感应器将刀具工作时位移产生的高度差转化为电容变化，所述调节器将微小的电容变化转化为频率变化并对其放大；
所述控制模块包括单片机、控制器和伺服电机，所述单片机对调节器放大后的信号进行运算和处理，所述控制器用于控制伺服电机转动，所述伺服电机用于控制转动主轴升降；
所述机床主轴包括主轴本体(1)，所述主轴本体(1)下端中间开设有中心孔(101)，所述中心孔(101)顶部固定安装电容感应器(2)，所述中心孔(101)内贯穿设有刀具安装座(3)，所述主轴本体(1)圆周面上开设有径向孔(102)，所述径向孔(102)内设有紧固螺栓(4)，所述刀具安装座(3)上端外壁对应紧固螺栓(4)处开设有限位槽(301)，所述刀具安装座(3)下端中间开设有安装孔(302)，所述安装孔(302)内套接刀具(5)，所述安装孔(302)下端设有轴向延伸的夹头(303)，所述夹头(303)外壁设有螺纹，所述夹头(303)外圈螺接紧固螺母(6)。
2.根据权利要求1所述的模具生产用刀具高度检测装置，其特征在于，所述调节器包括LC震荡电路、波形处理电路和隔离电路，所述LC震荡电路将电容感应器工作在高频时等效成电容和电感的串联并接入到选频网络产生正弦波输出，所述波形处理电路包括放大电路和波形转换模块，波形处理电路将振荡的小信号进行波形处理，先将小信号进行放大，再对波形进行转换，把正弦波转换成方波，所述隔离电路将前级模拟电路的干扰 源与后续微机处理电路隔离开来，实现模拟信号与数字信号的隔离。
3.根据权利要求1所述的模具生产用刀具高度检测装置，其特征在于，所述单片机是由AT89C52微机系统组成，所述单片机采用等精度测量法对方波信号进行测频并使用曲线拟合算法能够通过频率值来获得对应的距离值。
4.根据权利要求1所述的模具生产用刀具高度检测装置，其特征在于，所述电容感应器(2)包括定极板(201)和动极板(202)，所述定极板(201)固定安装在中心孔(101)顶部，所述动极板(202)与中心孔(101)内壁滑动连接。
5.根据权利要求1所述的模具生产用刀具高度检测装置，其特征在于，所述夹头(303)为锥形，所述夹头(303)包括若干夹持块，所述夹持块呈圆形阵列设置，所述紧固螺母(6)的内壁的螺纹与夹头(303)表面的螺纹契合。
6.根据权利要求1所述的模具生产用刀具高度检测装置，其特征在于，所述刀具(5)包括刀头(501)和刀柄(502)，所述刀柄(502)套接在安装孔(302)内，所述刀柄(502)顶端与安装孔(302)顶部贴合。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112355715A (zh) * 2020-11-11 2021-02-12 广东鸿特精密技术（台山）有限公司 一种刀具磨损自动检测装置
CN114770223B (zh) * 2022-04-06 2024-04-23 亚新半导体科技(无锡)有限公司 用于刀具的高度调节装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1290086A (zh) * 1969-08-16 1972-09-20

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2535599B2 (ja) * 1988-08-30 1996-09-18 富士通株式会社 ワイヤボンディング方法
CN2836964Y (zh) * 2005-09-23 2006-11-15 惠州市大亚湾天马电子机械有限公司 印刷电路板钻床用刀具位置测量装置
ES2332815T3 (es) * 2006-12-29 2010-02-12 Vigel S.P.A. Metodo y sistema de monitorizacion para un arbol portaherramientas.
CN202433057U (zh) * 2012-01-17 2012-09-12 于京 一种液位检测装置
CN203464899U (zh) * 2013-08-21 2014-03-05 桂林航天工业学院 一种数控火焰切割机的电容式高度传感器
CN205798547U (zh) * 2016-06-28 2016-12-14 宁波胶点密封工业有限公司 模具生产刀具的辅助结构
CN206632427U (zh) * 2017-04-10 2017-11-14 东莞市山藤五金机械有限公司 一种铣床尾座的液压锁紧机构
CN109676185A (zh) * 2019-03-11 2019-04-26 佛山艾克斯光电科技有限公司 机床飞刀夹持装置
CN210937345U (zh) * 2019-07-24 2020-07-07 南昌温特精密工业有限公司 一种数控铣刀
CN210334511U (zh) * 2019-08-28 2020-04-17 深圳市富吉真空技术有限公司 三刃铣刀

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1290086A (zh) * 1969-08-16 1972-09-20

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