CN112880603A - 一种基于动态测量的刀具直径测量装置 - Google Patents

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别怀志
王岱
李利涛
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Abstract

本发明属于刀具测量技术领域，特别涉及一种基于动态测量的刀具直径测量装置。由安装支撑部、振动传感部、对刀接触部以及控制处理单元组成，安装支撑部固定安装于机床上，振动传感部与对刀接触部均设置于安装支撑部上；控制处理单元集成于机床数控系统中；待检刀具安装于机床主轴上，随机床主轴旋转；待检刀具侧面与对刀接触部触碰使对刀接触部产生振动；振动传感器检测到振动并将振动触发信号传输给控制处理单元；控制处理单元根据振动触发信号提取机床主轴位置坐标，并结合对刀接触部触碰点的位置坐标计算出刀具直径。本发明结构简单、易于操作、测量精度高，对刀具尺寸规格无限制，能够实现砂轮和磨头等刀具直径的精确测量。

Description

一种基于动态测量的刀具直径测量装置
技术领域
本发明属于刀具测量技术领域，特别涉及一种基于动态测量的刀具直径测量装置。
背景技术
为提高加工精度，简化编程方法，提高编程效率，通常会在数控加工中使用刀具半径补偿功能，即加工前测量每一把刀具的半径或直径，并把刀具半径补偿参数输入到数控系统中，为保证加工的准确性，对刀具直径测量的准确性要求也非常高。现有技术中，对刀具直径的测量一般采用静态测量法，即在主轴未旋转的状态下或者刀具未装到主轴上时进行测量，这种测量方法由于未考虑到机床运行中主轴和刀具的跳动误差，从而影响了工件加工精度的提升。另外，现有测量装置大多对刀具尺寸规格有限制，并且结构复杂，不易操作，难以实现较高的测量精度，尤其是对砂轮或磨头等刀具直径的测量，静态测量时是用砂轮或磨头与工件接触，由于砂轮和磨头的表面是凹凸不平的金刚石磨粒，测量时很难把握刀具与工件的接触情况，从而造成测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于动态测量的刀具直径测量装置，结构简单、易于操作、测量精度高，对刀具尺寸规格无限制，能够实现砂轮和磨头等刀具直径的精确测量。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于动态测量的刀具直径测量装置，由安装支撑部、振动传感部、对刀接触部以及控制处理单元组成，安装支撑部固定安装于机床上，振动传感部与对刀接触部均设置于安装支撑部上；控制处理单元集成于机床数控系统中；待检刀具安装于机床主轴上，随机床主轴旋转；待检刀具侧面与对刀接触部触碰使对刀接触部产生振动；振动传感器检测到振动并将振动触发信号传输给控制处理单元；控制处理单元根据振动触发信号提取机床主轴位置坐标，并结合对刀接触部触碰点的位置坐标计算出刀具直径。
上述一种基于动态测量的刀具直径测量装置，所述安装支撑部包括安装底板、中空垫块和垫块上盖，振动传感部包括振动传感器和传感器安装板，对刀接触部包括对刀基体和刀具接触块；安装底板固定于机床上，中空垫块固定于安装底板上，中空垫块的侧面设置有贯穿槽，传感器安装板覆盖于该贯穿槽并固定于中空垫块上；振动传感器和对刀基体分别安装于传感器安装板的内外两侧；垫块上盖设置于中空垫块的上端开口处，将振动传感器封闭于中空垫块的内腔中；刀具接触块固定于对刀基体上，其外侧面为刀具接触面。
上述一种基于动态测量的刀具直径测量装置，所述中空垫块上还设置有出线接头，振动传感器的传输线通过出线接头与控制处理单元相连接。
上述一种基于动态测量的刀具直径测量装置，所述刀具直径为触碰点位置坐标与机床主轴位置坐标之差的两倍，其中触碰点位置坐标通过测量刀具接触块的刀具接触面得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明充分考虑了机床运转过程中主轴和刀具的跳动误差，实现了旋转刀具的动态测量，有效提高了测量结果的准确性，进一步提高了机床的加工精度。并且本发明结构简单，易于操作，只需控制旋转的主轴时待检刀具与刀具接触块触碰即可，对对待检刀具的直径规格没有限制，很好地解决了现有技术不能精确测量砂轮和磨头等刀具直径的问题。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明刀具直径计算原理图。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
如图1所示，本发明的一种基于动态测量的刀具直径测量装置，由安装支撑部1、振动传感部2、对刀接触部3以及控制处理单元4组成。安装支撑部1固定安装于机床上，振动传感部2与对刀接触部3均设置于安装支撑部1上；控制处理单元4集成于机床数控系统中。待检刀具5安装于机床主轴6上，随机床主轴6一起旋转。
如图2所示，安装支撑部1包括安装底板11、中空垫块12和垫块上盖13，振动传感部2包括振动传感器21和传感器安装板22，对刀接触部3包括对刀基体31和刀具接触块32。安装底板11固定于机床上，中空垫块12固定于安装底板11上，中空垫块12的侧面设置有贯穿槽121。传感器安装板22固定安装于中空垫块12上，并覆盖于贯穿槽121。振动传感器安装于传感器安装板22的内侧面，并从贯穿槽121伸入中空垫块12的内腔中，为避免切屑或者切削液等杂质进入中空垫块12的内腔，而影响振动传感器21的正常使用，在中空垫块12的上端开口处设置有垫块上盖13，使中空垫块12内部形成封闭空间。对刀基体31安装于传感器安装板11的外侧面，刀具接触块32固定于对刀基体31上，刀具接触块32的外侧面为刀具接触面。中空垫块12侧面设置有螺纹孔，出线接头7通过该螺纹孔联接于中空垫块12上，振动传感器21的传输线通过出线接头7与控制处理单元4相连接。
测量时，机床主轴6带动待检刀具5旋转，并使待检刀具5向刀具接触块32移动，当待检刀具5与刀具接触块32的刀具接触面触碰时，由于待检刀具5的旋转运动，会使刀具接触块32产生振动，并依次通过对刀基体31、传感器安装板22传递给振动传感器21，振动传感器21检测到振动并将振动触发信号传输给控制处理单元4，控制处理单元4对振动触发信号进行分析运算提取机床主轴位置坐标O（x，y），并结合预先测定的刀具接触面的安装位置信息计算出刀具直径，如图3所示，具体计算方法是通过机床主轴位置坐标与刀具接触面的安装位置信息得到刀具触碰点位置坐标M（x，y），计算刀具触碰点位置坐标与机床主轴位置坐标之差得到刀具半径R，则刀具直径D=2R=2|M(x，y)-O(x，y)|。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用发明原理所作的修改，都应当理解为落入本实用发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于动态测量的刀具直径测量装置，其特征在于，由安装支撑部、振动传感部、对刀接触部以及控制处理单元组成，安装支撑部固定安装于机床上，振动传感部与对刀接触部均设置于安装支撑部上；控制处理单元集成于机床数控系统中；待检刀具安装于机床主轴上，随机床主轴旋转；待检刀具侧面与对刀接触部触碰使对刀接触部产生振动；振动传感器检测到振动并将振动触发信号传输给控制处理单元；控制处理单元根据振动触发信号提取机床主轴位置坐标，并结合对刀接触部触碰点的位置坐标计算出刀具直径。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态测量的刀具直径测量装置，其特征在于，所述安装支撑部包括安装底板、中空垫块和垫块上盖，振动传感部包括振动传感器和传感器安装板，对刀接触部包括对刀基体和刀具接触块；安装底板固定于机床上，中空垫块固定于安装底板上，中空垫块的侧面设置有贯穿槽，传感器安装板覆盖于该贯穿槽并固定于中空垫块上；振动传感器和对刀基体分别安装于传感器安装板的内外两侧；垫块上盖设置于中空垫块的上端开口处，将振动传感器封闭于中空垫块的内腔中；刀具接触块固定于对刀基体上，其外侧面为刀具接触面。
3.根据权利要求2所述的一种基于动态测量的刀具直径测量装置，其特征在于，所述中空垫块上还设置有出线接头，振动传感器的传输线通过出线接头与控制处理单元相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于动态测量的刀具直径测量装置，其特征在于，所述刀具直径为触碰点位置坐标与机床主轴位置坐标之差的两倍，其中触碰点位置坐标通过测量刀具接触块的刀具接触面得到。
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