CN114473638A - 一种数控机床及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控机床，包括机床操作台（1），在机床操作台（1）设有能够移动的活动工作台（2），工件通过夹紧限位机构固定在活动工作台（2）上，在机床操作台（1）还设有切割检测支架（5），切割检测支架（5）上安装有切割装置（6）和检测装置（7），其特征在于：工件能够旋转为切割装置（6）提供不同的切割或开槽角度；或/和，工件能够旋转为检测装置（7）提供不同的检测角度。本发明检测装置与工件旋转机构相互配合，产生多个不同的图像采集视角，因而可以更加精准的判断冲孔或开槽质量，提高数控机床加工工件的良品率。

Description

一种数控机床及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种数控机床及其控制方法。

背景技术

数控机床是用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机床。

但是，现有数控机床存在以下技术缺陷：

（1）现有机床冲孔完毕，通常需要后续检查才能知晓冲压件质量如何，现有技术中缺乏一种现场检验冲压件质量的方法和装置。

（2）工件在被冲孔或开槽时，通常不能通过多个角度获得其冲孔或开槽的照片信息，无法对冲孔或开槽质量进行充分检测和评估。

发明内容

本发明设计了一种数控机床及其控制方法，其解决的技术问题是：为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：（1）现有机床冲孔完毕，通常需要后续检查才能知晓冲压件质量如何，现有技术中缺乏一种现场检验冲压件质量的方法和装置。（2）工件在被冲孔或开槽时，通常不能通过多个角度获得其冲孔或开槽的照片信息，无法对冲孔或开槽质量进行充分检测和评估。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种数控机床，包括机床操作台，在机床操作台设有能够移动的活动工作台，工件通过夹紧限位机构固定在活动工作台上，在机床操作台还设有切割检测支架，切割检测支架上安装有切割装置和检测装置，其特征在于：工件能够旋转为切割装置提供不同的切割或开槽角度；或/和，工件能够旋转为检测装置提供不同的检测角度。

优选地，夹紧限位机构包括第一夹紧限位机构和第二夹紧限位机构，工件夹紧在第一夹紧限位机构和第二夹紧限位机构之间，第一夹紧限位机构与第一转轴一端固定连接，第一转轴通过第一轴承与第一安装支架连接，第一转轴另一端被电机驱动旋转，第二夹紧限位机构与第二转轴一端固定连接，第二转轴另一端通过第二轴承与第二安装支架连接，第一夹紧限位机构的旋转带动第二夹紧限位机构的同步旋转。

优选地，切割装置工作时，检测装置的保护腔关闭避免开槽或冲孔产生的金属碎屑对CCD相机造成损害；切割装置停止工作后向上移动避免阻挡检测装置的视野，其向上移动过程通过腔体开启机构开启检测装置的活动门，使得保护腔中CCD相机能够采集到其下方工件上的开槽或冲孔图像信息。

优选地，腔体开启机构包括驱动块和环形连接支架，环形连接支架两端与切割装置的两侧壁连接，驱动块与环形连接支架连接，切割装置垂直移动时会带着驱动块垂直移动，环形连接支架形成开口结构能够使得检测装置从中通行；驱动块顶部设有两个上斜面，对应地，在保护腔底部设有第一活动门和第二活动门，第一活动门边缘处设有第一下斜面，第一下斜面上方没有保护腔的阻挡，第二活动门边缘处设有第二下斜面，第二下斜面上方也没有保护腔的阻挡；两个上斜面向上移动过程中分别作用第一下斜面和第二下斜面，从而使得第一活动门和第二活动门反向水平移动逐渐开启保护腔。

优选地，第一活动门上设有第一垂直连接部，第二活动门设有第二垂直连接部，第一垂直连接部与保护腔内壁通过第一复位弹簧连接，第二垂直连接部与保护腔内壁通过第二复位弹簧连接，保护腔关闭时，第一垂直连接部与第二垂直连接部通过两个复位弹簧的作用抵接，当驱动块推开第一活动门和第二活动门时，两个复位弹簧被压缩。

优选地，切割检测支架还包括都是垂直设置的齿条和限位槽，切割装置夹持在齿条和限位槽之间，切割装置与齿轮连接，齿轮与齿条啮合，安装在切割装置上的第二电机通过传动机构使得齿轮旋转，从而使得切割装置沿着齿条延伸方向移动。

优选地，切割检测支架形成的切割装置垂直通道边缘处存在环形框架，环形框架与切割装置的支撑部设有弹簧，弹簧能够保护切割装置不会脱离切割检测支架。

优选地，活动工作台通过水平位移机构实现水平方向的移动，水平位移机构包括第一电机、丝杆和螺纹滑块，机床操作台上设有延伸到切割检测支架下方的滑槽，滑槽中设有丝杆，丝杆一端与第一电机连接，丝杆另一端与支撑轴承连接，活动工作台底部设有螺纹滑块，螺纹滑块与丝杆配合，第一电机使得丝杆旋转时，螺纹滑块带着活动工作台沿着丝杆轴向移动。

一种数控机床的控制方法，包括以下步骤：

S1、将工件固定在第一夹紧限位机构和第二夹紧限位机构之间；

S2、控制单元启动第一电机使得活动工作台上的工件移动至预定位置；

S3、控制单元启动切割装置水平移动至预定位置，切割装置的切割部件在伸缩机构的帮助下向下作用工件形成开槽A或冲孔A；

S4、伸缩机构将切割装置的切割部件复位；

S5、控制单元启动第二电机，切割装置向上移动避免阻挡检测装置的视野，其向上移动过程通过腔体开启机构开启检测装置的活动门，使得保护腔中CCD相机能够采集到其下方工件上的开槽A或冲孔A图像信息；

S6、控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第一次比对，判断开槽或冲孔质量是否合格；

S7、控制单元判断第一次比对结果为合格时，启动电机，使得工件与活动工作台形成夹角A，保护腔中CCD相机再次采集开槽A或冲孔A的图像信息；

S8、控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第二次比对，判断开槽A或冲孔A质量是否合格；

S9、控制单元判断第二次比对结果为合格时，终止检测；或者启动电机，使得工件与活动工作台形成夹角B，保护腔中CCD相机再次采集开槽A或冲孔A的图像信息，控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第三次比对，判断开槽A或冲孔A质量是否合格，依次类推，直至满足预设多角度检测。

优选地，步骤S3中，完成槽A或冲孔A后，启动电机，使得工件与活动工作台形成夹角A，切割装置的切割部件在伸缩机构的帮助下向下作用工件开槽A或冲孔A进一步加工。

该数控机床及其控制方法具有以下有益效果：

（1）本发明检测装置与工件旋转机构相互配合，产生多个不同的图像采集视角，因而可以更加精准的判断冲孔或开槽质量，提高数控机床加工工件的良品率。

（2）本发明检测装置具有腔体开启机构，其在切割装置工作时自动关闭，避免金属粉尘对CCD相机的毁损，同时在切割装置不工作时，通过切割装置上移避免视野阻挡的同时，自动开启腔体，使得CCD相机可以自动的采集图像。

（3）本发明工件旋转机构不仅仅可以配合检测装置使用，也可以配合切割装置使用，可以使得在工件上制作出更加复杂的槽或孔。

附图说明

图1：本发明数控机床的立体结构示意图；

图2：图1的A处局部放大示意图；

图3：本发明数控机床的切割装置工作状态示意图；

图4：本发明数控机床的切割装置开启检测装置固定腔体示意图；

图5：图3中腔体开启结构未接触活动门示意图；

图6：图5中两个活动门关闭的示意图；

图7：图4中腔体开启机构打开活动门示意图；

图8：图7的仰视图；

图9：本发明中活动门的复位结构示意图；

图10：本发明切割装置与切割检测支架的支撑结构示意图。

附图标记说明：

1—机床操作台；11—第一电机；12—滑槽；13—丝杆；14—螺纹滑块；2—活动工作台；3—第一夹紧限位机构；4—第二夹紧限位机构；5—切割检测支架；51—环形框架；6—切割装置；61—第二电机；62—齿轮；63—限位槽；64—齿条；65—旋转切割刀具；66—弹簧；7—检测装置；70—第一活动门；701—第一下斜面；702—第一复位弹簧；703—第一垂直连接部；71—第二活动门；711—第二下斜面；712—第二复位弹簧；713—第二垂直连接部；72—驱动块；73—环形连接支架；74—上斜面；75—CCD相机。

具体实施方式

下面结合图1至图10，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种数控机床，包括机床操作台1，在机床操作台1设有能够移动的活动工作台2，工件通过夹紧限位机构固定在活动工作台2上，在机床操作台1还设有切割检测支架5，切割检测支架5上安装有切割装置6和检测装置7，工件能够旋转为切割装置6提供不同的切割或开槽角度；或/和，工件能够旋转为检测装置7提供不同的检测角度。

夹紧限位机构包括第一夹紧限位机构3和第二夹紧限位机构4，工件夹紧在第一夹紧限位机构3和第二夹紧限位机构4之间，第一夹紧限位机构3与第一转轴一端固定连接，第一转轴通过第一轴承与第一安装支架连接，第一转轴另一端被电机驱动旋转，第二夹紧限位机构4与第二转轴一端固定连接，第二转轴另一端通过第二轴承与第二安装支架连接，第一夹紧限位机构3的旋转带动第二夹紧限位机构4的同步旋转。

如图2所示，活动工作台2通过水平位移机构实现水平方向的移动，水平位移机构包括第一电机11、丝杆13和螺纹滑块14，机床操作台1上设有延伸到切割检测支架5下方的滑槽12，滑槽12中设有丝杆13，丝杆13一端与第一电机11连接，丝杆13另一端与支撑轴承连接，活动工作台2底部设有螺纹滑块14，螺纹滑块14与丝杆13配合，第一电机11使得丝杆13旋转时，螺纹滑块14带着活动工作台2沿着丝杆13轴向移动。

如图3和图4所示，切割装置6工作时，检测装置7的保护腔关闭避免开槽或冲孔产生的金属碎屑对CCD相机75造成损害；切割装置6停止工作后向上移动避免阻挡检测装置7的视野，其向上移动过程通过腔体开启机构开启检测装置7的活动门，使得保护腔中CCD相机75能够采集到其下方工件上的开槽或冲孔图像信息。

切割检测支架5还包括都是垂直设置的齿条64和限位槽63，切割装置6夹持在齿条64和限位槽63之间，切割装置6与齿轮62连接，齿轮62与齿条64啮合，安装在切割装置6上的第二电机61通过传动机构使得齿轮62旋转，从而使得切割装置6沿着齿条64延伸方向移动。

腔体开启机构包括驱动块72和环形连接支架73，环形连接支架73两端与切割装置6的两侧壁连接，驱动块72与环形连接支架73连接，切割装置6垂直移动时会带着驱动块72垂直移动，环形连接支架73形成开口结构能够使得检测装置7从中通行；驱动块72顶部设有两个上斜面74，对应地，在保护腔底部设有第一活动门70和第二活动门71，第一活动门70边缘处设有第一下斜面701，第一下斜面701上方没有保护腔的阻挡，第二活动门71边缘处设有第二下斜面711，第二下斜面711上方也没有保护腔的阻挡；两个上斜面74向上移动过程中分别作用第一下斜面701和第二下斜面711，从而使得第一活动门70和第二活动门71反向水平移动逐渐开启保护腔，如图5-8所示。

如图9所示，第一活动门70上设有第一垂直连接部703，第二活动门71设有第二垂直连接部713，第一垂直连接部703与保护腔内壁通过第一复位弹簧702连接，第二垂直连接部713与保护腔内壁通过第二复位弹簧712连接，保护腔关闭时，第一垂直连接部703与第二垂直连接部713通过两个复位弹簧的作用抵接，当驱动块72推开第一活动门70和第二活动门71时，两个复位弹簧被压缩。

如图10所示，切割检测支架5形成的切割装置6垂直通道边缘处存在环形框架51，环形框架与切割装置6的支撑部设有弹簧66，弹簧能够保护切割装置不会脱离切割检测支架5。

本发明数控机床的控制方法，包括以下步骤：

S1、将工件固定在第一夹紧限位机构3和第二夹紧限位机构4之间；

S2、控制单元启动第一电机使得活动工作台2上的工件移动至预定位置；

S3、控制单元启动切割装置6水平移动至预定位置，切割装置6的切割部件在伸缩机构的帮助下向下作用工件形成槽A或冲孔A；

S4、伸缩机构将切割装置6的切割部件复位；

S5、控制单元启动第二电机，切割装置6向上移动避免阻挡检测装置7的视野，其向上移动过程通过腔体开启机构开启检测装置7的活动门，使得保护腔中CCD相机75能够采集到其下方工件上的开槽A或冲孔A图像信息；

S6、控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第一次比对，判断开槽或冲孔质量是否合格；

S7、控制单元判断第一次比对结果为合格时，启动电机，使得工件与活动工作台2形成夹角A，保护腔中CCD相机75再次采集开槽A或冲孔A的图像信息；

S8、控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第二次比对，判断开槽A或冲孔A质量是否合格；

S9、控制单元判断第二次比对结果为合格时，终止检测；或者启动电机，使得工件与活动工作台2形成夹角B，保护腔中CCD相机75再次采集开槽A或冲孔A的图像信息，控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第三次比对，判断开槽A或冲孔A质量是否合格，依次类推，直至满足预设多角度检测。

步骤S3中，完成槽A或冲孔A后，启动电机，使得工件与活动工作台2形成夹角A，切割装置6的切割部件在伸缩机构的帮助下向下作用工件槽A或冲孔A进一步加工。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数控机床，包括机床操作台（1），在机床操作台（1）设有能够移动的活动工作台（2），工件通过夹紧限位机构固定在活动工作台（2）上，在机床操作台（1）还设有切割检测支架（5），切割检测支架（5）上安装有切割装置（6）和检测装置（7），其特征在于：工件能够旋转为切割装置（6）提供不同的切割或开槽角度；或/和，工件能够旋转为检测装置（7）提供不同的检测角度。

2.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于：夹紧限位机构包括第一夹紧限位机构（3）和第二夹紧限位机构（4），工件夹紧在第一夹紧限位机构（3）和第二夹紧限位机构（4）之间，第一夹紧限位机构（3）与第一转轴一端固定连接，第一转轴通过第一轴承与第一安装支架连接，第一转轴另一端被电机驱动旋转，第二夹紧限位机构（4）与第二转轴一端固定连接，第二转轴另一端通过第二轴承与第二安装支架连接，第一夹紧限位机构（3）的旋转带动第二夹紧限位机构（4）的同步旋转。

3.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于：切割装置（6）工作时，检测装置（7）的保护腔关闭避免开槽或冲孔产生的金属碎屑对CCD相机（75）造成损害；切割装置（6）停止工作后向上移动避免阻挡检测装置（7）的视野，其向上移动过程通过腔体开启机构开启检测装置（7）的活动门，使得保护腔中CCD相机（75）能够采集到其下方工件上的开槽或冲孔图像信息。

4.根据权利要求3所述的数控机床，其特征在于：腔体开启机构包括驱动块（72）和环形连接支架（73），环形连接支架（73）两端与切割装置（6）的两侧壁连接，驱动块（72）与环形连接支架（73）连接，切割装置（6）垂直移动时会带着驱动块（72）垂直移动，环形连接支架（73）形成开口结构能够使得检测装置（7）从中通行；驱动块（72）顶部设有两个上斜面（74），对应地，在保护腔底部设有第一活动门（70）和第二活动门（71），第一活动门（70）边缘处设有第一下斜面（701），第一下斜面（701）上方没有保护腔的阻挡，第二活动门（71）边缘处设有第二下斜面（711），第二下斜面（711）上方也没有保护腔的阻挡；两个上斜面（74）向上移动过程中分别作用第一下斜面（701）和第二下斜面（711），从而使得第一活动门（70）和第二活动门（71）反向水平移动逐渐开启保护腔。

5.根据权利要求4所述的数控机床，其特征在于：第一活动门（70）上设有第一垂直连接部（703），第二活动门（71）设有第二垂直连接部（713），第一垂直连接部（703）与保护腔内壁通过第一复位弹簧（702）连接，第二垂直连接部（713）与保护腔内壁通过第二复位弹簧（712）连接，保护腔关闭时，第一垂直连接部（703）与第二垂直连接部（713）通过两个复位弹簧的作用抵接，当驱动块（72）推开第一活动门（70）和第二活动门（71）时，两个复位弹簧被压缩。

6.根据权利要求5所述的数控机床，其特征在于：切割检测支架（5）还包括都是垂直设置的齿条（64）和限位槽（63），切割装置（6）夹持在齿条（64）和限位槽（63）之间，切割装置（6）与齿轮（62）连接，齿轮（62）与齿条（64）啮合，安装在切割装置（6）上的第二电机（61）通过传动机构使得齿轮（62）旋转，从而使得切割装置（6）沿着齿条（64）延伸方向移动。

7.根据权利要求6所述的数控机床，其特征在于：切割检测支架（5）形成的切割装置（6）垂直通道边缘处存在环形框架（51），环形框架与切割装置（6）的支撑部设有弹簧（66），弹簧能够保护切割装置不会脱离切割检测支架（5）。

8.根据权利要求1-7中任何一项所述的数控机床，其特征在于：活动工作台（2）通过水平位移机构实现水平方向的移动，水平位移机构包括第一电机（11）、丝杆（13）和螺纹滑块（14），机床操作台（1）上设有延伸到切割检测支架（5）下方的滑槽（12），滑槽（12）中设有丝杆（13），丝杆（13）一端与第一电机（11）连接，丝杆（13）另一端与支撑轴承连接，活动工作台（2）底部设有螺纹滑块（14），螺纹滑块（14）与丝杆（13）配合，第一电机（11）使得丝杆（13）旋转时，螺纹滑块（14）带着活动工作台（2）沿着丝杆（13）轴向移动。

9.一种权利要求4-8中任何一项数控机床的控制方法，包括以下步骤：

S1、将工件固定在第一夹紧限位机构（3）和第二夹紧限位机构（4）之间；

S2、控制单元启动第一电机使得活动工作台（2）上的工件移动至预定位置；

S3、控制单元启动切割装置（6）水平移动至预定位置，切割装置（6）的切割部件在伸缩机构的帮助下向下作用工件形成开槽A或冲孔A；

S4、伸缩机构将切割装置（6）的切割部件复位；

S5、控制单元启动第二电机，切割装置（6）向上移动避免阻挡检测装置（7）的视野，其向上移动过程通过腔体开启机构开启检测装置（7）的活动门，使得保护腔中CCD相机（75）能够采集到其下方工件上的开槽A或冲孔A图像信息；

S6、控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第一次比对，判断开槽或冲孔质量是否合格；

S7、控制单元判断第一次比对结果为合格时，启动电机，使得工件与活动工作台（2）形成夹角A，保护腔中CCD相机（75）再次采集开槽A或冲孔A的图像信息；

S8、控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第二次比对，判断开槽A或冲孔A质量是否合格；

S9、控制单元判断第二次比对结果为合格时，终止检测；或者启动电机，使得工件与活动工作台（2）形成夹角B，保护腔中CCD相机（75）再次采集开槽A或冲孔A的图像信息，控制单元将开槽A或冲孔A图像与预设参数进行第三次比对，判断开槽A或冲孔A质量是否合格，依次类推，直至满足预设多角度检测。

10.根据权利要求9所述的数控机床的控制方法，其特征在于：步骤S3中，完成槽A或冲孔A后，启动电机，使得工件与活动工作台（2）形成夹角A，切割装置（6）的切割部件在伸缩机构的帮助下向下作用工件槽A或冲孔A进一步加工。

Images