CN111958319A - 一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法 - Google Patents

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韩玉勇
蔡强
刘力瑗
李克志
王东昌
周雷
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Abstract

本发明提供一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法，涉及三维数控机床空间定位测量技术领域。该三维数控机床空间定位测量装置及其方法，包括床身、机床主轴、测量装置、对焦装置以及电脑终端，所述测量装置由安装板、执行器以及对焦镜构成，所述对焦装置由伺服电机、激光发射器以及调整旋钮组成。通过设计简单的自动控制测量方式，可以快速完成对数控机床的自动空间测量和校准工作，方便快捷，不仅保证了定位测量精度，而且节省了大量的人力物力以及测量时间，工作效率大大提高，值得大力推广。

Description

一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法
技术领域
本发明涉及三维数控机床空间定位测量技术领域，具体为一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法。
背景技术
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来，数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，数控机床的加工精度一般可达0.05-0.1MM，而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿，因此，数控机床定位精度比较高，数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴声速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，极大地提高了生产率。
数控机床作为一种高精度加工设备，其在使用的过程中可以对工件进行精确的加工，三维数控机床在使用前，都需要对其空间位置进行检测与测量，以便保证后续的加工不会发生偏差，传统的测量方式都是通过人工手动操控设备进行测量，这种方式不仅效率低下，而且无法保证每次测量的精度都足够精确，为此，我们研发出了新的一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法，解决了三维数控机床在使用前，都需要对其空间位置进行检测与测量，以便保证后续的加工不会发生偏差，传统的测量方式都是通过人工手动操控设备进行测量，这种方式不仅效率低下，而且无法保证每次测量的精度都足够精确的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种三维数控机床空间定位测量装置，包括床身、机床主轴、测量装置、对焦装置以及电脑终端。
优选的，所述测量装置由安装板、执行器以及对焦镜构成。
优选的，所述对焦装置由伺服电机、激光发射器以及调整旋钮组成。
一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法，包括以下具体步骤：
S1.测量装置的安装：将安装板利用固定螺钉固定在床身顶部的边侧，待安装板固定完成后，再利用盖板和螺钉将执行器安装在安装板顶部靠近床身的内侧，然后将对焦镜安装在安装板顶部的外侧，最后利用连接器对执行器和对焦镜进行连接即可；
S2.对焦装置的安装：先利用固定卡套将伺服电机固定安装在机床主轴的外侧，并使伺服电机输出轴的中心轴线与机床主轴的中心轴线保持水平对齐，然后再将激光发射器转动连接在伺服电机输出轴的底端，并地利用锁紧螺栓进行角度固定即可；
S3.打开电脑终端，利用专用的定位测量转件与执行器、伺服电机以及激光发射器进行无线数据连接，对接完成后，可以通过软件对测量装置、对焦装置进行调试，观察各设备运行是否正常；
S4.在检测完毕后，通过电脑终端的软件打开激光发射器和执行器，此时激光发射器发射出的激光焦点应对准对焦镜，若激光焦点未对准对焦镜的中心位置，可以通过电脑终端控制伺服电机带动激光发射器进行角度的调整，同时也可以通过调整旋钮来调整激光发射器的角度，并最终使其对准对焦镜的中心，待激光焦点校准完毕后，执行器在接收到信息后会同步反馈给电脑终端，从而提示完成测量校准；
S5.在校准完毕后，通过机床的控制终端，按设计好的三维走刀路线靠近测量装置，在机床主轴运行的过程中，通过电脑终端观察激光发射器与对焦镜的对焦状态，若走刀的过程中对焦点发生偏移，需要反复修改走刀编程数据，直至机床主轴在走刀的过程中，激光焦点始终对准对焦镜即可完成空间定位测量，并最终以该次走刀编程为基准进行机床校准即可。
(三)有益效果
本发明提供了一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法。具备以下有益效果：
1、该三维数控机床空间定位测量装置及其方法，通过设计简单的校准和测量装置，既方便快速安装固定，同时可以与电脑终端进行数据连接，从而使操作员可以通过电脑终端清楚的了解空间定位测量数据，并可以根据其数据对数控机床的走刀程序进行快速校准，从而保证了数控机床的数控加工精度。
2、该三维数控机床空间定位测量装置及其方法，通过设计简单的自动控制测量方式，可以快速完成对数控机床的自动空间测量和校准工作，方便快捷，不仅保证了定位测量精度，而且节省了大量的人力物力以及测量时间，工作效率大大提高，值得大力推广。
附图说明
图1为本发明的工作原理图。
其中，1、床身；2、机床主轴；3、安装板；4、执行器；5、对焦镜；6、伺服电机；7、激光发射器；8、调整旋钮；9、电脑终端。
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。
实施例：
如图1所示，本发明实施例提供一种三维数控机床空间定位测量装置，包括床身1、机床主轴2、测量装置、对焦装置以及电脑终端9，除了利用电脑终端9进行控制，还可以通过手机、平板或其他数据终端来对其测量装置以及对焦装置进行控制，只需在手机、平板或其他数据终端上安装相关软件程序即可进行操作。
测量装置由安装板3、执行器4以及对焦镜5构成，对焦镜5通过与执行器4电性连接，从而使对焦镜5接收的激光焦点信息能够经执行器4同步反馈给电脑终端9，从而方便后续程序的调整。
对焦装置由伺服电机6、激光发射器7以及调整旋钮8组成。
一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法，包括以下具体步骤：
S1.测量装置的安装：将安装板3利用固定螺钉固定在床身1顶部的边侧，待安装板3固定完成后，再利用盖板和螺钉将执行器4安装在安装板3顶部靠近床身1的内侧，然后将对焦镜5安装在安装板3顶部的外侧，最后利用连接器对执行器4和对焦镜5进行连接即可；
S2.对焦装置的安装：先利用固定卡套将伺服电机6固定安装在机床主轴2的外侧，并使伺服电机6输出轴的中心轴线与机床主轴2的中心轴线保持水平对齐，然后再将激光发射器7转动连接在伺服电机6输出轴的底端，并地利用锁紧螺栓进行角度固定即可；
S3.打开电脑终端9，利用专用的定位测量转件与执行器4、伺服电机6以及激光发射器7进行无线数据连接，对接完成后，可以通过软件对测量装置、对焦装置进行调试，观察各设备运行是否正常；
S4.在检测完毕后，通过电脑终端9的软件打开激光发射器7和执行器4，此时激光发射器7发射出的激光焦点应对准对焦镜5，若激光焦点未对准对焦镜的中心位置，可以通过电脑终端9控制伺服电机6带动激光发射器7进行角度的调整，同时也可以通过调整旋钮8来调整激光发射器7的角度，并最终使其对准对焦镜5的中心，待激光焦点校准完毕后，执行器4在接收到信息后会同步反馈给电脑终端9，从而提示完成测量校准；
S5.在校准完毕后，通过机床的控制终端，按设计好的三维走刀路线靠近测量装置，在机床主轴2运行的过程中，通过电脑终端9观察激光发射器7与对焦镜5的对焦状态，若走刀的过程中对焦点发生偏移，需要反复修改走刀编程数据，直至机床主轴2在走刀的过程中，激光焦点始终对准对焦镜5即可完成空间定位测量，并最终以该次走刀编程为基准进行机床校准即可。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种三维数控机床空间定位测量装置，其特征在于：包括床身(1)、机床主轴(2)、测量装置、对焦装置以及电脑终端(9)。
2.根据权利要求1所述的一种三维数控机床空间定位测量装置，其特征在于：所述测量装置由安装板(3)、执行器(4)以及对焦镜(5)构成。
3.根据权利要求1所述的一种三维数控机床空间定位测量装置，其特征在于：所述对焦装置由伺服电机(6)、激光发射器(7)以及调整旋钮(8)组成。
4.根据权利要求1所述的一种三维数控机床空间定位测量装置及其方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1.测量装置的安装：将安装板(3)利用固定螺钉固定在床身(1)顶部的边侧，待安装板(3)固定完成后，再利用盖板和螺钉将执行器(4)安装在安装板(3)顶部靠近床身(1)的内侧，然后将对焦镜(5)安装在安装板(3)顶部的外侧，最后利用连接器对执行器(4)和对焦镜(5)进行连接即可；
S2.对焦装置的安装：先利用固定卡套将伺服电机(6)固定安装在机床主轴(2)的外侧，并使伺服电机(6)输出轴的中心轴线与机床主轴(2)的中心轴线保持水平对齐，然后再将激光发射器(7)转动连接在伺服电机(6)输出轴的底端，并地利用锁紧螺栓进行角度固定即可；
S3.打开电脑终端(9)，利用专用的定位测量转件与执行器(4)、伺服电机(6)以及激光发射器(7)进行无线数据连接，对接完成后，可以通过软件对测量装置、对焦装置进行调试，观察各设备运行是否正常；
S4.在检测完毕后，通过电脑终端(9)的软件打开激光发射器(7)和执行器(4)，此时激光发射器(7)发射出的激光焦点应对准对焦镜(5)，若激光焦点未对准对焦镜的中心位置，可以通过电脑终端(9)控制伺服电机(6)带动激光发射器(7)进行角度的调整，同时也可以通过调整旋钮(8)来调整激光发射器(7)的角度，并最终使其对准对焦镜(5)的中心，待激光焦点校准完毕后，执行器(4)在接收到信息后会同步反馈给电脑终端(9)，从而提示完成测量校准；
S5.在校准完毕后，通过机床的控制终端，按设计好的三维走刀路线靠近测量装置，在机床主轴(2)运行的过程中，通过电脑终端(9)观察激光发射器(7)与对焦镜(5)的对焦状态，若走刀的过程中对焦点发生偏移，需要反复修改走刀编程数据，直至机床主轴(2)在走刀的过程中，激光焦点始终对准对焦镜(5)即可完成空间定位测量，并最终以该次走刀编程为基准进行机床校准即可。
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