CN112338634A - 一种数控机床机外对刀装置及对刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种数控机床机外对刀装置及对刀方法。目前的光学对刀仪仅能应用于铣床对刀，无法满足数控车床对刀需求，应用范围的局限性导致数控设备应有优势难以发挥。本发明在一个方面，提供了一种数控机床机外对刀装置，该装置包括作动模块及位移检测模块，其中所述作动模块在安装基座上布置有十字滑台，该十字滑台包括下部的纵向滑台和上部的横向滑台，在纵向滑台的一个端部安装有光显指示盒，在横向滑台上部安装有刀架安装座，所述刀架安装座的开口方向面对所述光显指示盒所在侧；所述光显指示盒包括显示盒，在该显示盒周边间隔90°具有接触感应装置。使对刀简单方便，缩短生产准备时间，提高加工效率。

Description

一种数控机床机外对刀装置及对刀方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种数控机床机外对刀装置及对刀方法。

背景技术

很多数控机床由于不具备位置自动检测功能，而每次开机刀具距离机床零点位置又是随机的，为确定刀具起刀点在机床坐标系中的位置，操作者需要进行试切对刀部分铣床可使用光学对刀仪对刀，从而获取起刀点在机床坐标系内的确切位置。但试切对刀误差大、效率低；其次，对多刀具加工而言，由于刀具类型不同，安装的随机性，刀具刀尖位置各有差异，需要逐把测量并计算刀补值，生产准备耗时耗力。与此同时，目前的光学对刀仪仅能应用于铣床对刀，无法满足数控车床对刀需求，应用范围的局限性导致数控设备应有优势难以发挥。

发明内容

本发明提供一种机床机外对刀装置及对刀方法，主要目的在于解决试切对刀精度低、效率低、误差大的问题，同时实现铣床、车床对刀通用功能，为数控机床高效、高精度加工零件提供一种便捷的工具，使对刀简单方便，缩短生产准备时间，提高加工效率。

本发明在一个方面，提供了一种数控机床机外对刀装置，该装置包括作动模块及位移检测模块，其中

所述作动模块在安装基座上布置有十字滑台，该十字滑台包括下部的纵向滑台和上部的横向滑台，在纵向滑台的一个端部安装有光显指示盒，在横向滑台上部安装有刀架安装座，所述刀架安装座的开口方向面对所述光显指示盒所在侧；其中

所述光显指示盒包括显示盒，在该显示盒周边间隔90°具有接触感应装置，其包括绝缘安全弹簧、机械触头和锁紧螺母，该绝缘安全弹簧固定在显示盒的沉孔内，所述机械触头在一端与绝缘安全弹簧连接，另一端与锁紧螺母螺纹连接；在所述显示盒顶部安装有指示灯，在所述显示盒内部安装有光显电源，当刀架安装座中的刀具挤压所述机械触头并将机械触头的内端面抵接到沉孔端面时，所述指示灯通电发亮；

所述位移检测模块包括对刀架安装座的位移进行检测的传感器以及显示记录设备。

有利地，所述光显指示盒通过支架安装在安装基座上。

有利地，所述纵向滑台和横向滑台为丝杠移动机构，分别通过位移控制装置Ⅰ和位移控制装置Ⅱ控制。

有利地，所述显示盒为金属材料，在其通孔内套装有T型结构的绝缘衬套Ⅰ，在绝缘衬套Ⅰ面向外侧的开口中安装有所述指示灯，在绝缘衬套Ⅰ内侧孔中安装有金属材料的支承座，支承座外端的连接螺钉穿过光显电源和电源压簧后与压装轴螺纹连接，该压装轴与显示盒通过绝缘衬套Ⅱ隔离；所述光显电源的一极与指示灯的一极连接，另一极与显示盒连通，所述指示灯的另一极通过导线与绝缘安全弹簧内的金属部分连通，该绝缘安全弹簧另一端的金属部分与金属材料的机械触头连接，所述锁紧螺母为绝缘材料。

有利地，所述锁紧螺母的外尺寸大于所述沉孔的开口尺寸，用于对机械触头限位。

有利地，通过更换刀架安装座实现对包括VDI、HSK、BT40的多种接口的数控刀具进行对刀。

有利地，所述绝缘安全弹簧具有一定柔性。

本发明还提供一种数控机床机外对刀方法，该方法采用上述的数控机床机外对刀装置，包括以下步骤：

S1、记录刀架安装座的坐标，将需要对刀的刀具安装在刀架安装座的刀具安装孔内；

S2、控制横向滑台在纵向滑台上移动，从而带动刀具向光显指示盒移动，当刀具的刀尖与光显指示盒上的机械触头接触挤压至指示灯亮起时，记录刀架安装座的坐标，转换得到刀具长度方向的对刀数据；

S3、记录刀架安装座的坐标，并根据刀具刀头的方向，沿横向滑台反向移动光显指示盒至第一位置，记录刀架安装座的坐标；沿纵向滑台移动光显指示盒至第二位置，记录刀架安装座的坐标；沿横向滑台移动光显指示盒，当刀具的刀尖与光显指示盒上的机械触头接触挤压至指示灯亮起时，记录刀架安装座的坐标，转换得到刀具宽度方向的对刀数据，即刀具刀尖轮廓相对于刀具安装基准的相对长度值；

S4、将刀具安装到数控切削加工设备中，基于上述刀具长度方向的对刀数据以及刀具宽度方向的对刀数据获得刀具刀尖在机床中的准确位置。

本发明的数控机床机外对刀装置零部件主要由位移控制装置、光显指示盒、安装基座、刀架安装座等零部件组成。两组伺服电机、滚珠丝杆与定位滑台组成高精定位十字滑台，刀架安装座安装在定位滑台上，从而实现刀具沿X轴、Z轴移动；光显指示盒内置光信号电源，四面安装带安全弹簧的机械触头，电源负极接安装基座，正极接安全弹簧。对刀时，当刀具刀尖触碰到机械触头时，刀具与光显装置构成通路，指示灯发出接触信号，位移控制装置读取刀具实际位移，结合该机外对刀装置自身零点相对于机床零点的实际位置偏差值，便可确定各刀的实际刀补值、刀偏值。

有益效果：本发明通过高精定位十字滑台实现刀具沿X轴、Z轴精准移动，提高对刀效率及精度；设计光显指示盒，用光电信号显示代替试切对刀和光学对刀，提高对刀准确性、可靠性；设计机械触头安全弹簧，避免刀尖与触头刚性接触，提高对刀安全性。上述设计提供了一种新型机外对刀装置，有效提高了数控机床对刀精度、效率。

已经讨论的特征、功能和优点可在各种示例中独立实现，或者可以在其他示例中进行组合。可参照以下描述和附图看出示例的其他细节。

附图说明

当结合附图阅读时，通过参考以下对本发明示例的详细描述，将最好地理解例示性示例以及优选的使用模式、其他目的及其描述，其中：

图1为本发明数控机床机外对刀装置的俯视图；

图2为本发明数控机床机外对刀装置的右视图；

图3为光显指示盒的结构示意图。

具体实施方式

将参照附图更充分地描述所公开的示例，在附图中示出了所公开示例中的一些(但并非全部)。事实上，可描述许多不同的示例并且这些示例不应该被解释为限于本文中阐述的示例。相反，描述这些示例，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。

现在参照附图，如图1所示，本发明所述的数控机床机外对刀装置，包括位移控制装置Ⅰ1，位移控制装置Ⅱ1a，纵向滑台2a，横向滑台2b，刀架安装座3，支架4，光显指示盒5，安装基座6，指示灯7，绝缘衬套Ⅰ8，显示盒9，支承座10，光显电源11，电源压簧12，绝缘衬套Ⅱ13，压装轴14，连接螺钉15，绝缘安全弹簧16，机械触头17和锁紧螺母18。

其中，纵向滑台2a安装在安装基座6上，横向滑台2b与纵向滑台2a通过纵向滑台2a上的丝杠相连接，刀架安装座3与横向滑台2b通过横向滑台2b上的丝杠相连接，在横向滑台2b与纵向滑台2a一端分别安装位移控制装置Ⅱ与位移控制装置Ⅰ，两者能够控制刀架安装座3、横向滑台2b、纵向滑台2a的相对位置，且位置坐标可以在外接的电子显示屏上显示。

纵向滑台2a的一端安装支架4，支架4的上端安装有光显指示盒5，光显指示盒5中心安装了指示灯7，指示灯7与显示盒9之间通过绝缘衬套Ⅰ8相隔，光显指示盒5在四个方向上分别安装了锁紧螺母18，锁紧螺母18为绝缘材料，锁紧螺母18内穿入机械触头17，机械触头17与绝缘安全弹簧16内部金属连接，绝缘安全弹簧16通过导线与指示灯7的正极相连。指示灯7的负极通过导线与支承座10连接，支承座10另一端与光显电源11正极相连，光显电源11负极与显示盒9相连接，连接螺钉15一端与压装轴14相连接，压装轴14与显示盒9之间通过绝缘衬套Ⅱ13隔开。该机构除绝缘零部件外均为导电性较好的金属材质。

在进行对刀时，将刀架安装座3回位到零点，且该装置的零点坐标已知。将需要进行对刀的刀具安装在刀架安装座3中的刀具安装孔内，使用位移控制装置Ⅰ1移动横向滑台2b沿纵向滑台2a上的丝杠向下移动，直至刀具的刀尖与光显指示盒5上的机械触头17接触，接触的同时机械触头17向内移动后与显示盒9接触，接触后刀具与机械触头17、显示盒9、指示灯7、支承座10、光显电源11、电源压簧12、连接螺钉15、压装轴14、支架4、纵向滑台2a共同构成了回路，同时指示灯亮起，操作人员观察到指示灯亮起后对刀动作完成，再次读出电子显示屏上的坐标值。通过上述操作过程，完成了刀具长度方向的对刀操作。

接下来，再对刀具另外一个方向上进行对刀。使用位移控制装置Ⅱ1a移动刀架安装座3沿横向滑台2b的丝杠向右移动，再使用位移控制装置Ⅰ1移动横向滑台2b沿纵向滑台2a上的丝杠向下移动，最后再使用位移控制装置Ⅱ1a移动刀架安装座3沿横向滑台2b的丝杠向左移动，直至刀具的刀尖与光显指示盒5上的机械触头17接触，接触的同时机械触头17向内移动后与显示盒9接触，接触后刀具与机械触头17、显示盒9、指示灯7、支承座10、光显电源11、电源压簧12、连接螺钉15、压装轴14、支架4、纵向滑台2a共同构成了回路，同时指示灯亮起，操作人员观察到指示灯亮起后对刀动作完成，再次读出电子显示屏上的坐标值。通过上述操作过程，完成了刀具宽度方向的对刀操作。

这样通过两个方向上的对刀操作后，就获得了刀具刀尖轮廓相对于刀具安装基准的相对长度值，再将刀具安装到数控切削加工设备中，就能获得刀具刀尖在机床中的准确位置，省去了人工进行试切对刀的过程，显著节约了因对刀而产生的生产准备时间。

本文中公开的系统、装置和方法的不同示例包括各种部件、特征和功能。应当理解，本文中公开的系统、装置和方法的各种示例可包括任何组合方式或任何子组合方式的本文中公开的系统、装置和方法的其他示例中的任一个的部件、特征和功能中的任一个，并且所有这些可能性旨在落入本发明的范围内。

已出于例示和描述的目的展示了对不同有利布置的描述，但是该描述并不旨在是排他性的或限于所公开形式的示例。许多修改形式和变化形式对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。另外，不同的有利示例可描述与其他有利示例相比不同的优点。选择和描述所选择的一个示例或多个示例，以便最佳地说明示例的原理、实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开有进行了适于所料想特定使用的各种修改的各种示例。

Claims (8)

1.一种数控机床机外对刀装置，其特征在于：该装置包括作动模块及位移检测模块，其中

所述作动模块在安装基座(6)上布置有十字滑台，该十字滑台包括下部的纵向滑台(2a)和上部的横向滑台(2b)，在纵向滑台(2a)的一个端部安装有光显指示盒(5)，在横向滑台(2b)上部安装有刀架安装座(3)，所述刀架安装座(3)的开口方向面对所述光显指示盒(5)所在侧；其中

所述光显指示盒(5)包括显示盒(9)，在该显示盒(9)周边间隔90°具有接触感应装置，其包括绝缘安全弹簧(16)、机械触头(17)和锁紧螺母(18)，该绝缘安全弹簧(16)固定在显示盒(9)的沉孔内，所述机械触头(17)在一端与绝缘安全弹簧(16)连接，另一端与锁紧螺母(18)螺纹连接；在所述显示盒(9)顶部安装有指示灯(7)，在所述显示盒(9)内部安装有光显电源(11)，当刀架安装座(3)中的刀具挤压所述机械触头(17)并将机械触头(17)的内端面抵接到沉孔端面时，所述指示灯(7)通电发亮；

所述位移检测模块包括对刀架安装座(3)的位移进行检测的传感器以及显示记录设备。

2.根据权利要求1所述的数控机床机外对刀装置，其特征在于：所述光显指示盒(5)通过支架(4)安装在安装基座(6)上。

3.根据权利要求1所述的数控机床机外对刀装置，其特征在于：所述纵向滑台(2a)和横向滑台(2b)为丝杠移动机构，分别通过位移控制装置Ⅰ(1)和位移控制装置Ⅱ(1a)控制。

4.根据权利要求1所述的数控机床机外对刀装置，其特征在于：所述显示盒(9)为金属材料，在其通孔内套装有T型结构的绝缘衬套Ⅰ(8)，在绝缘衬套Ⅰ(8)面向外侧的开口中安装有所述指示灯(7)，在绝缘衬套Ⅰ(8)内侧孔中安装有金属材料的支承座(10)，支承座(10)外端的连接螺钉(15)穿过光显电源(11)和电源压簧(12)后与压装轴(14)螺纹连接，该压装轴(14)与显示盒(9)通过绝缘衬套Ⅱ(13)隔离；所述光显电源(11)的一极与指示灯(7)的一极连接，另一极与显示盒(9)连通，所述指示灯(7)的另一极通过导线与绝缘安全弹簧(16)内的金属部分连通，该绝缘安全弹簧(16)另一端的金属部分与金属材料的机械触头(17)连接，所述锁紧螺母(18)为绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的数控机床机外对刀装置，其特征在于：所述锁紧螺母(18)的外尺寸大于所述沉孔的开口尺寸，用于对机械触头(17)限位。

6.根据权利要求1所述的数控机床机外对刀装置，其特征在于：通过更换刀架安装座(3)实现对包括VDI、HSK、BT40的多种接口的数控刀具进行对刀。

7.根据权利要求1所述的数控机床机外对刀装置，其特征在于：所述绝缘安全弹簧(16)具有一定柔性。

8.一种数控机床机外对刀方法，其特征在于：该方法采用如权利要求1-7中任一项所述的数控机床机外对刀装置，包括以下步骤：

S1、记录刀架安装座(3)的坐标，将需要对刀的刀具安装在刀架安装座(3)的刀具安装孔内；

S2、控制横向滑台(2b)在纵向滑台(2a)上移动，从而带动刀具向光显指示盒(5)移动，当刀具的刀尖与光显指示盒(5)上的机械触头(17)接触挤压至指示灯(7)亮起时，记录刀架安装座(3)的坐标，转换得到刀具长度方向的对刀数据；

S3、记录刀架安装座(3)的坐标，并根据刀具刀头的方向，沿横向滑台(2b)反向移动光显指示盒(5)至第一位置，记录刀架安装座(3)的坐标；沿纵向滑台(2a)移动光显指示盒(5)至第二位置，记录刀架安装座(3)的坐标；沿横向滑台(2b)移动光显指示盒(5)，当刀具的刀尖与光显指示盒(5)上的机械触头(17)接触挤压至指示灯(7)亮起时，记录刀架安装座(3)的坐标，转换得到刀具宽度方向的对刀数据，即刀具刀尖轮廓相对于刀具安装基准的相对长度值；

S4、将刀具安装到数控切削加工设备中，基于上述刀具长度方向的对刀数据以及刀具宽度方向的对刀数据获得刀具刀尖在机床中的准确位置。

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