CN115213738A - 毛坯装夹快速拉直分中激光仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控立式铣床的工件装夹定位领域。主要适用毛胚或形状不规则、尺寸不固定等单件或小批量工件的分中定位场合，利用装在主轴上的本体发出的十字形或圆圈形激光线，对工件上分中所参考的对边或单边靠齐，可实现毛坯工件装夹前拉直摆放矫正，以及夹紧固定后，机床坐标系统快速捕获毛坯工件中心点X、Y的坐标值，从而实现对毛坯工件的分中找正目的。本发明装置操作容易简单实用，相比传统分中操作，提升毛坯工件的四面分中效率和降低了操作难度，并有效规避了工人常规操作四面分中过程中的安全隐患。

Description

毛坯装夹快速拉直分中激光仪

技术领域

本发明涉及数控立式铣床或加工中心等机床的工件装夹定位领域。主要适用模具和模胚加工或形状不规则、尺寸不固定等，单件小批量毛坯工件装夹拉直定位与快速分中工作场合，可实现毛坯工件装夹前拉直摆放矫正，以及毛坯工件夹紧固定后，机床主轴坐标系统快速获取毛坯工件中心点X、Y的坐标值。

背景技术

通常毛坯工件在初次装夹后，需要将毛坯工件的加工程序坐标原点与装夹在工作台上的毛坯工件的位置相匹配后，机床依靠程序代码和坐标值控制刀具在毛坯工件上自动走刀和切削，实现对工件的数控加工。

在程序与工件相对位置做匹配的过程中，经常需要对毛坯工件四边分中，即通过刀具在毛坯工件X方向上两个对称或采样点侧面碰数后，计算两个坐标值的差值后除二所得X方向的中间点坐标，即为该毛坯工件X方向中心点在机床机械坐标系中的位置坐标值X0；同样道理可以找到毛坯工件Y方向中心点在机床机械坐标系中的位置坐标值Y0。该坐标X0、Y0的具体数值就是毛坯工件经过四面分中找到的工件中心在机床的总机械坐标系中的具体平面位置。该坐标X0、Y0两个数值的寻找过程就是对工件做四面分中定位的过程。在实际操作中，通常需要手轮控制高速旋转的刀具在工件的前后左右移动碰数和上下来回抬刀降刀绕开工件高度才能实现，具体操作过程非常费时费力，而且操作技术难度要求较高，过程中稍有不慎将会发生撞刀或者过切工件等事件，轻则刀具损毁、毛坯工件报废，重则容易造成人身伤害事故！(因为在对工件表面做碰数时，主轴带动刀具需要高速旋转，操作员通过手轮控制采用粗中细分级微量进给靠近工件，需要近距离仔细观察和仔细倾听才能完成，实现即接触工件又不伤害工件的测数目的，所以操作工人的头部或面部需要贴近高速旋转的刀具与工件的接触点，在刚接触的那一刹那就得停止进刀，并记录相应的坐标数据。所以此过程对操作员来说是一个非常危险而且又需要经常操作的一个必要过程，每个工件必须分中找正后才能开展后续的数控加工)。

发明内容

为了改善毛坯工件在装夹与四面分中定位过程中的这些难点，本发明创新性的解决了这些难题，提升毛坯工件的四面分中效率和降低了操作难度，并有效规避了工人常规操作四面分中过程中的安全隐患。

为实现上述高效且安全的目的，本发明采用以下技术方案：

毛坯装夹快速拉直分中激光仪，包括：1主轴夹持刀柄、2电池端盖、3充电电池、4充电USB接口、5靶标激光线灯头组件、6靶标激光线开关、7聚光圈及焦距调整装置、8角度转动微调旋钮及固定装置、9集成主板、10固定支架及外壳组成。

进一步地，所述主轴夹持刀柄可以按照机床主轴大小需要做不同的型号，比如BT40、BT50等其他型号，主要作用是将快速分中激光仪的其他配件固定到一起形成一个组件，使用中能够像普通刀柄一样快速的安装到机床主轴孔内或取出，其内腔可容纳电子配件，并且和外壳配合由螺丝固定。

进一步地，所述可充电电池为靶标激光线灯头提供电源，配套的有USB充电接口与充放电集成控制电路装置，依靠支架固定到主轴夹持刀柄内腔，有效的减少控制线路外露导致碰撞等损坏的风险，并且采用可充电电池，后端有可拆卸的端盖，电池老化后可更换新电池，让该毛坯装夹快速拉直分中激光仪既节能环保又方便维护，有效增强其整体的使用寿命。

进一步地，所述USB充电接口与市场主流手机充电器接口相匹配，可以借助手机充电器和数据线实现充电续航，还可根据不同客户定制不同型号的接口，满足客户个性定制需要，提高该装置能量补充的适应场合。

进一步地，所述靶标激光线灯头组件为该毛坯装夹快速拉直分中激光仪的核心部件，将其安装到机床主轴孔内后，在开关的控制下可以垂直射向工作台十字激光线条或圆型激光线条，两种线条具有不同在使用场合和作用：首先在装夹毛坯工件时，需要将毛坯工件按照机床X或Y向定向后夹紧固定，该设备中的靶标十字激光线条就是用于毛坯工件在装夹定向时做激光射线定位(该定向功能需要机床主轴角向定位代码对主轴角向固定做前提)，即根据工件的拉直方向选择靠近X向激光射线或者Y向激光射线后固定夹紧，取代传统毛坯工件夹紧前使用划针来拉直或百分表打表校正工作；其次需要对毛坯工件做分中并找出虚拟坐标原点在机械坐标系中的位置坐标，依此坐标原点与程序坐标原点相对接，在使用该设备做毛坯工件分中时，通过调整主轴的X、Y方向进给量，控制主轴位置变化，从而带动靶标十字线和圆圈线条相应的移动，最终实现毛坯工件的X方向两个参考点同时接触到圆圈激光线的两个切点处，此时的主轴X坐标值就是工件的X向中心点坐标值，可以将该值计入工件坐标系中的X值，这样就实现毛坯工件的X向分中工作；同样操作，当调整到毛坯工件的Y向两个对应参考点同时接触到圆圈激光线的两个切点处时，此时的主轴Y坐标值就是工件的Y向中心点坐标值，可以将该值计入工件坐标系中的Y值，从而实现毛坯工件的Y向分中工作，至此已经分别找到了毛坯工件的X、Y向原点坐标值。总之借助十字激光射线可以对毛坯工件做横向X轴或竖向Y轴拉直矫正定位作用；借助圆圈激光射线可以对毛坯工件做四边或单边分中找坐标原点操作。

进一步地，所述靶标激光线开关主要是控制靶标激光线的通电与断开，从而实现使用时亮灯，不用时关灯的节能目的；并且可以单独打亮横线、竖线、圆圈或者同时打开十字激光线或者同时打开所有激光线条，满足不同的使用条件，对于高档配置可以使用红外遥控器，实现可根据使用需要遥控所需激光线条的开关和切换

进一步地，使用该设备在对毛坯工件分中操作中，只需要安装该设备的主轴做X、Y向移动进给调整即可，不像传统分中过程中需要主轴旋转带动刀具或者分中棒去碰擦工件上的两个分中参考对应点，从而节省了主轴转动的电力消耗，降低了机床主轴磨损并延长设备使用寿命，传统分中法每次分中过程平均按照5分钟用时来计算，每加工1万件需要分中的产品，安装该设备的机床将减少约833小时的转动电耗和磨损，所以该设备的发明具有很高的实用性和节能环保作用。

进一步地，使用该设备在对毛坯工件分中操作中，由于不需要机床主轴转动，整个分中过程中没有飞转的刀具或分中棒实际去接触工件，而是依靠激光线条照射毛坯工件相应的分中参考点，操作员在控制X、Y向进给量和方向时不必像传统分中走刀那样，采用粗中细的进给量变化，还要时刻惊醒不能碰撞工件而过切或损坏刀具，横向或纵向走刀还需要抬高刀具避让工件，第二参考点的降刀高度还需要严格控制刀具高度与第一个参考点Z轴坐标一致(针对有拔模斜度的工件)。使用该设备操作中，主轴X、Y向进退自由，不必因为工件高度而频繁抬刀和降刀避让工件，也不必担心走刀过程中撞到工件导致刀具或工件飞出伤到操作者，所以本发明消除了传统分中操作中操作员和工件所存在的安全隐患。

进一步地，所述聚光圈及焦距调整装置(7)是通过螺纹调整聚光圈与光源之间的距离，实现靶标在工作台上的大小变化，从而弥补依靠调整Z轴高度无法实现的调整需要，增强该设备对大型或小型工件的适应性。

进一步地，所述角度转动微调旋钮及固定装置(8)主要是用来校对主轴角向定位偏差(该定向功能需要机床主轴具备角向定位功能做前提)，以及用来微调十字线条相对与机床X、Y轴的垂直和平行度，方便调整机床主轴角向定位或刀柄角向有偏差的场合，首次使用调整好角度并矫正后可通过固定装置锁紧固定，后续再次使用不需要再做调整。

进一步地，所述集成主板主要集成控制线路元器件并连接灯头、开关、USB充电接口以及电池电源输入端子等，其布局和结构可根据电子集成技术不断升级优化。

进一步地，所述固定支架及外壳主要是连接各个配件为一个整体，通过螺丝固定到主轴夹持刀柄上，并配合有密封功能元件，对内腔电路有密封防尘功能，同时通过螺丝固定可以实现拆卸维护和保养。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在实际操作中，通常需要手轮控制刀具在工件的前后左右移动碰数和上下来回抬刀降刀绕开工件高度才能实现，具体操作过程非常费时费力，而且操作技术难度要求较高，传统分中过程中稍有不慎将会发生撞刀或者过切工件等事件，轻则刀具损毁、毛坯工件报废，重则容易造成人身伤害事故！

1、本发明提高了四面分中操作速度。如前所述传统操作需要手轮控制高速旋转的刀具在毛坯工件的前后左右移动碰数和上下来回抬刀降刀绕开工件高度才能实现，而本发明只需要将该设备安装到机床主轴孔内，打开靶标圆圈激光线，移动主轴位置，分别调整到毛坯工件的X轴或Y轴分中参考点同时与圆圈对应点相切即可，即快速又省时省力。

2、本发明降低了传统分中的操作难度。传统分中操作需要避让工件高度以及刀具碰数时防止过切到工件而精细操作和观察，而本发明中采用的是激光线条，可以在工件上任意进给行走和进退调整，根本就不存在抬刀和降刀的操作程序，可以非常方便快捷的调整到所需要的参考点相切于圆圈的位置，也不需要认真仔细的观察刀具碰触到工件和聆听切削的震动和声音，所以说操作简单实用。

3、本发明有效避免了传统分中操作中的危险隐患。由于本发明中的分中操作，不需要主轴转动，也不需要真实刀具去切割或碰触工件，从而不需要担心操作中刀具飞转带来的工件、刀具和操作人员的安全隐患。

4、本发明节能环保成本低。由于本发明中的分中操作消耗的是电池电量，而且可以反复充电使用，相比传统分中操作，节省了实际刀具或分中棒高速旋转碰触工件损耗，以及撞刀事件发生对刀具的损毁等意外损失。使用该设备在对毛坯工件分中操作中，只需要安装该设备的主轴做X、Y向移动进给调整即可，不像传统分中过程中需要主轴旋转带动刀具或者分中棒去碰擦工件上的两个分中参考对应点，所以节省了主轴转动的电力消耗，降低了机床主轴磨损并延长设备使用寿命。(传统分中法每次分中过程平均按照5分钟用时来计算，每加工1万件需要分中的产品，安装该设备的机床将减少约833小时的转动电耗和磨损)。

附图说明

图1主体结构剖视图。

图2工件左端拉直定位实施例示意图。

图3工件后端拉直定位实施例示意图。

图4异形零件右端分中实施例示意图。

图5工件四边分中Y向实施例示意图。

图6工件四边分中X向实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1主体结构剖视图，主要说明了该设备的主要结构，外形和刀柄一样，可以依照不同设备主轴大小做成不同的型号，主要电子元器件都包裹在刀柄体内部，方便使用而且整体坚固耐用。

图2工件左端拉直定位实施例示意图，主要使用了该设备上的Y向激光直线，在工作台上摆放工件时，可以打开该激光线，把工件左端面靠紧该线条放置即可，方便快捷，有效节省了传统定位中的打表或划线找正流程所需时间。

图3工件后端拉直定位实施例示意图，与图2定位原理一样，该方案适合依X轴工件后边为主要定位边的工件。

图4异形零件右端分中实施例示意图，主要针对异形零件或者需要单边靠边定位，另一个方向对边分中的场合，本例图中是工件Y向分中，右端面X向单边靠边定位，同样道理对于X向分中，Y向单边靠边定位的工件也可以适用。

图5和图6是工件四边分中的两个轴向的分开操作示意图，分别为对工件X向分中和Y向分中的实施例示意图。

尽管这里参照本发明设备的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和结构改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：依主轴夹持刀柄(1)为主体，内置可充电电池(3)、靶标激光线灯头组件(5)、集成主板(9)、充电USB接口(4)、靶标激光线开关(6)、聚光圈及焦距调整装置(7)、角度转动微调旋钮及固定装置(8)、以及固定支架及外壳(10)和电池端盖(2)等部分组成。

2.根据权利要求1所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：主体外形为主轴夹持刀柄(1)，可以按照机床主轴大小需要做不同的型号，比如BT40、BT50等其他型号，主要作用是将快速分中激光仪的其他配件固定到一起并内置于刀柄(1)体内，保护电子器件不宜被磕碰或灰尘进入，操作使用时,能够快速安装到与型号所匹配的机床主轴孔内，像常规刀具一样方便装卸。

3.根据权利要求1所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：内置可充电电池(3)作为电源，后端有可拆卸的端盖(2)，电池老化后可更换新电池，让该毛坯装夹快速拉直分中激光仪既节能环保又方便维护，有效增强其整体的使用寿命。

4.根据权利要求3所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：可充电电池(3)配有充电USB接口(4)，可以与市场主流手机充电器接口相匹配，可以借助手机充电器和数据线实现充电续航，还可根据不同客户定制不同型号的接口，满足客户个性定制需要，提高该装置能量补充的适应场合。

5.根据权利要求1所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：靶标激光线灯头组件(5)在靶标激光线开关(6)的控制下，可以单独打亮横线、竖线、圆圈或者同时打开十字光线或者同时打开所有线条，满足不同的使用条件，借助十字光标线可以对毛坯工件做横向X轴或竖向Y轴拉直矫正定位作用；借助圆圈光线可以对毛坯工件的X、Y轴分中对应两个参考切点靠齐，实现圆圈中心即为主轴线位于两个参考点中心的分中目的。

6.根据权利要求5所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：靶标激光线开关主要是控制靶标激光线的通电与断开，从而实现使用时亮灯，不用时关灯的节能目的；并且可以根据需要设置成十字线和圆圈分开控制的开关，对于高档配置可以使用红外遥控器，实现可根据使用需要遥控所需光线的开关和切换。

7.根据权利要求1所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：使用该设备在对毛坯工件分中操作中，只需要安装该设备的主轴做X、Y向移动进给调整即可，不像传统分中过程中需要主轴旋转带动刀具或者分中棒去碰擦工件上的两个分中参考对应点，从而节省了主轴转动的电力消耗，降低了机床主轴磨损并延长设备使用寿命，传统分中法每次分中过程平均按照5分钟用时来计算，每加工1万件需要分中的产品，安装该设备的机床将减少约833小时的转动电耗和磨损。

8.根据权利要求7所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：使用该设备在对毛坯工件分中操作中，由于不需要机床主轴转动，整个分中过程中没有飞转的刀具或分中棒实际去接触工件，而是依靠激光线条照射毛坯工件相应的分中参考点，操作员在控制X、Y向进给量和方向时不必像传统分中那样，采用粗中细的进给量变化的过程中，还要时刻惊醒不能碰撞工件而过切或损坏刀具，使用该设备操作中，主轴X、Y向进退自由，对工件和操作员没有传统分中过程中的安全隐患。

9.根据权利要求1所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：所述聚光圈及焦距调整装置(7)是通过螺纹调整聚光圈与光源之间的距离，实现靶标在工作台上的大小变化，从而弥补依靠调整Z轴高度无法实现的调整需要，增强该设备对大型或小型工件的适应性。

10.根据权利要求1所述的毛坯装夹快速拉直分中激光仪，其特征在于：所述角度转动微调旋钮及固定装置(8)主要是用来校对主轴角向定位偏差(该定向功能需要机床主轴具备角向定位功能做前提)，以及用来微调十字线条相对与机床X、Y轴的垂直和平行度，方便调整主轴角向定位或刀柄角向有偏差的场合，待调整好角度后可以锁紧固。

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