CN115229553B - 一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床 - Google Patents
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Abstract
本发明中公开了一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，涉及数控机床技术领域；具体包括安装于数控机床主体上的电动导轨和固定支架，所述电动导轨还位于数控机床刀库系统的侧面，所述电动导轨的顶部安装有推进座，且推进座的内部安装有步进电机，所述步进电机的顶部安装有电气固定座，且电气固定座的侧面安装有可旋转的检测座，所述检测座的外侧面安装有刀头检测机构。本发明中在清洁过程中对刀头形成震颤，之后刀头检测机构旋转对刀头进行扫描，在环形运动过程中，高效、快速的扫描刀头模型信息，形成刀头全面的立体模型影像，立体全面的模型影像有效提高刀头细微信息的辨识度，减少误判、漏判的情况。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床。
背景技术
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。
数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置，数控机床的主体包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件，它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分，刀具系统是高档数控机床极其重要的功能部件，切削过程中，刀具在高温和高压条件下工作，由于受工件、切屑的剧烈摩擦，刀具的刀头加工区域会出现磨损，目前，对于刀头的检测主要采用摄像头进行刀头图像分析，许多的刀具外形复杂，这种故障诊断方式不全面，诊断的结果精度不高。
有鉴于此，本发明提供一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，以解决上述现有技术中存在的技术问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床。
本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，包括安装于数控机床主体上的电动导轨和固定支架，所述电动导轨还位于数控机床刀库系统的侧面，所述电动导轨的顶部安装有推进座，且推进座的内部安装有步进电机，所述步进电机的顶部安装有电气固定座，且电气固定座的侧面安装有可旋转的检测座，所述检测座的外侧面安装有刀头检测机构；
所述刀头检测机构包括两个中空支撑杆和中空支撑杆的内部安装的扫描镜头，所述刀头检测机构还包括安装于中空支撑杆外侧面的保护镜，和设置于中空支撑杆外侧面的多个环绕保护镜的喷吹孔，两个所述中空支撑杆之间安装有超声波发生器；
所述刀头检测机构还包括刀头故障诊断处理器、刀头影像分析模块，所述数控机床刀库系统搭载刀具经过时，电动导轨推动刀头检测机构靠近刀头，使刀头嵌入两个扫描镜头之间，刀头检测机构旋转时对刀头进行扫描，形成刀头的立体模型影像，刀头影像分析模块基于预存刀头立体影像，对扫描形成的刀头影像分析，刀头出现形变、缺损故障时，对刀头种类进行标记，且形成刀头故障分析报告，同时，数控机床发出报警及时更换；
所述固定支架的内部安装有吸尘组件，且固定支架的侧面安装有中空管和抽吸管，抽吸管套接于中空管的一端外侧，所述中空管的外侧安装有镜片清洁组件，所述固定支架的侧面还安装有保护套筒，且镜片清洁组件位于保护套筒的内部。
本发明中优选地，所述电气固定座包括壳体，且壳体的底部设置有与推进座顶部相适配的限位环，所述壳体的外侧设置有与检测座相适配的安装槽，且安装槽的内部安装有中空轴步进马达，所述壳体的内部还安装有与中空轴步进马达端部相连通的气体电磁阀，气体电磁阀的进口处设置有进气连接管。
本发明中优选地，所述中空支撑杆的内部安装有步进式电动推杆，且步进式电动推杆的端部安装有驱动齿条，所述扫描镜头的后端设置有与驱动齿条相啮合的半圆形齿条。
本发明中优选地，所述中空支撑杆的内部还包括导向组件，且导向组件由两个对称分布的U型支架构成，且U型支架的侧面与喷吹孔之间安装有弹性管体，所述U型支架的端部设置有与驱动齿条尺寸相适配的驱动环，导向组件还包括安装于驱动齿条上的挡板。
本发明中优选地，所述镜片清洁组件包括多个外侧呈凹陷形状的气囊，且气囊的凹陷部表面设置有透气的绒布层，所述气囊的内部设置有与中空管相连通的穿孔，中空管的另一端通过电磁阀连接有气源。
本发明中优选地，所述吸尘组件包括过滤器和安装于过滤器两端的负压风机，所述过滤器的进口处与抽吸管底端相连通。
本发明中优选地，所述刀头检测机构的数量为两个，且两个刀头检测机构分别安装于电气固定座的两侧。
本发明中优选地，所述电气固定座的另一侧安装有与刀头检测机构对称分布的刀头清洗机构，所述刀头清洗机构包括安装于检测座外侧面的电动伸缩杆，且电动伸缩杆的端部安装有具备伸缩功能的刷洗组件。
本发明中优选地，所述刷洗组件包括与电气固定座内部气路连接的外壳，且外壳的内部通过弹簧安装有伸缩壳体，所述伸缩壳体的侧面安装有中空的弧形板，弧形板的内弧面安装有多个刷毛柱。
本发明中优选地，所述刷毛柱为柔性筒体构成，且刷毛柱的开口端设置有弹性绳，弹性绳的外表面分布有清洁绒毛，所述弧形板的内弧面还设置有条形结构的排风槽。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，具备以下有益效果：
在本发明中，设置有扫描镜头为主体构成的刀头检测机构，数控机床刀库系统在每次换刀后，将换下的刀具输送至检测区域，电动导轨推动刀头检测机构靠近刀头，使刀头嵌入两个扫描镜头之间，利用多个环绕保护镜的喷吹孔对刀头部位进行清洁，将其表面的油膜、杂质等清除，同时，开启超声波发生器，在清洁过程中对刀头形成震颤，之后刀头检测机构旋转对刀头进行扫描，在环形运动过程中，高效、快速的扫描刀头模型信息，形成刀头全面的立体模型影像，立体全面的模型影像有效提高刀头细微信息的辨识度，减少误判、漏判的情况，在每次刀头诊断完成后，步进电机带动电气固定座旋转半周，之后电动导轨推动刀头检测机构插入保护套筒内部，之后带动刀头检测机构旋转在镜片清洁组件外侧旋转，分别对保护镜、喷吹孔进行清洁，有效减少影响刀头模型影像精度的因素，且对其进行隔离保护，提高下一次刀头诊断的精度。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的A部分放大结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的电气固定座结构示意图；
图4为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的刀头检测机构结构示意图；
图5为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的镜片清洁组件结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的导向组件结构示意图；
图7为本发明实施例2提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的刀头清洗机构结构示意图；
图8为本发明实施例2提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的刷洗组件结构示意图；
图9为本发明提出的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床的诊断流程示意图。
图中：1数控机床主体、2数控机床刀库系统、3电气固定座、301壳体、302限位环、303中空轴步进马达、304气体电磁阀、305安装槽、4超声波发生器、5扫描镜头、6镜片清洁组件、601气囊、602绒布层、603穿孔、7中空管、8抽吸管、9吸尘组件、10固定支架、11保护套筒、12推进座、13步进电机、14电动导轨、15检测座、16中空支撑杆、17喷吹孔、18保护镜、19驱动齿条、20步进式电动推杆、21导向组件、2101弹性管体、2102U型支架、2103挡板、2104驱动环、22刷洗组件、2201外壳、2202伸缩壳体、2203弧形板、2204排风槽、2205刷毛柱、2206清洁绒毛、23电动伸缩杆。
具体实施方式
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
参照图1-6和图9，一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，包括安装于数控机床主体1上的电动导轨14和固定支架10，电动导轨14还位于数控机床刀库系统2的侧面，电动导轨14的顶部安装有推进座12，且推进座12的内部安装有步进电机13，步进电机13的顶部安装有电气固定座3，且电气固定座3的侧面安装有可旋转的检测座15，检测座15的外侧面安装有刀头检测机构；
刀头检测机构包括两个中空支撑杆16和中空支撑杆16的内部安装的扫描镜头5，刀头检测机构还包括安装于中空支撑杆16外侧面的保护镜18，和设置于中空支撑杆16外侧面的多个环绕保护镜18的喷吹孔17，两个中空支撑杆16之间安装有超声波发生器4；
刀头检测机构还包括刀头故障诊断处理器、刀头影像分析模块，数控机床刀库系统2搭载刀具经过时，电动导轨14推动刀头检测机构靠近刀头，使刀头嵌入两个扫描镜头5之间，刀头检测机构旋转时对刀头进行扫描，形成刀头的立体模型影像，刀头影像分析模块基于预存刀头立体影像，对扫描形成的刀头影像分析，刀头出现形变、缺损故障时，对刀头种类进行标记，且形成刀头故障分析报告，同时，数控机床发出报警及时更换；
固定支架10的内部安装有吸尘组件9，且固定支架10的侧面安装有中空管7和抽吸管8，抽吸管8套接于中空管7的一端外侧，中空管7的外侧安装有镜片清洁组件6，固定支架10的侧面还安装有保护套筒11，且镜片清洁组件6位于保护套筒11的内部；
在本发明中，设置有扫描镜头5为主体构成的刀头检测机构，数控机床刀库系统2在每次换刀后，将换下的刀具输送至检测区域，电动导轨14推动刀头检测机构靠近刀头，使刀头嵌入两个扫描镜头5之间，利用多个环绕保护镜18的喷吹孔17对刀头部位进行清洁，将其表面的油膜、杂质等清除，同时，开启超声波发生器4，在清洁过程中对刀头形成震颤，之后刀头检测机构旋转对刀头进行扫描，在环形运动过程中，高效、快速的扫描刀头模型信息，形成刀头全面的立体模型影像，立体全面的模型影像有效提高刀头细微信息的辨识度，减少误判、漏判的情况，在每次刀头诊断完成后，步进电机13带动电气固定座3旋转半周，之后电动导轨14推动刀头检测机构插入保护套筒11内部，之后带动刀头检测机构旋转在镜片清洁组件6外侧旋转，分别对保护镜18、喷吹孔17进行清洁，有效减少影响刀头模型影像精度的因素，且对其进行隔离保护，提高下一次刀头诊断的精度。
作为本发明中再进一步的方案，电气固定座3包括壳体301，且壳体301的底部设置有与推进座12顶部相适配的限位环302，壳体301的外侧设置有与检测座15相适配的安装槽305，且安装槽305的内部安装有中空轴步进马达303，壳体301的内部还安装有与中空轴步进马达303端部相连通的气体电磁阀304，气体电磁阀304的进口处设置有进气连接管，电气固定座3的内部设置有带动检测座15旋转的中空轴步进马达303，同时，还安装有气体电磁阀304，利用软管接入数控机床主体1中的气源，在刀头故障诊断过程中，利用喷吹孔17完成对刀头的清洁工作。
作为本发明中再进一步的方案，中空支撑杆16的内部安装有步进式电动推杆20，且步进式电动推杆20的端部安装有驱动齿条19，扫描镜头5的后端设置有与驱动齿条19相啮合的半圆形齿条，在本发明中，当扫描镜头5对刀头进行扫描过程中，通过步进式电动推杆20和驱动齿条19，带动扫描镜头5的扫描镜头进行旋转，进而增加扫描镜头5的扫描范围，配合刀头检测机构的整体转动，加快对刀头部位的扫描速度，且提高对刀头表面扫描精度。
作为本发明中再进一步的方案，中空支撑杆16的内部还包括导向组件21，且导向组件21由两个对称分布的U型支架2102构成，且U型支架2102的侧面与喷吹孔17之间安装有弹性管体2101，U型支架2102的端部设置有与驱动齿条19尺寸相适配的驱动环2104，导向组件21还包括安装于驱动齿条19上的挡板2103，在驱动齿条19对扫描镜头5角度进行调节时，挡板2103触碰相应的驱动环2104，进而通过U型支架2102带动U型支架2102发生倾斜，将一端的喷吹孔17排出空气进行引导，使其与扫描镜头5角度相对应，利用斜向的气流带走刀头表面污渍，进一步提高刀头模型成型的精度。
作为本发明中再进一步的方案，镜片清洁组件6包括多个外侧呈凹陷形状的气囊601，且气囊601的凹陷部表面设置有透气的绒布层602，气囊601的内部设置有与中空管7相连通的穿孔603，中空管7的另一端通过电磁阀连接有气源，在对刀头检测机构表面清洁时，通过电磁阀向中空管7内部鼓入气体，利用空气带动气囊601膨胀，使其表面贴合刀头检测机构表面，旋转时完成对刀头检测机构表面的清洁工作，同时，部分空气从绒布层602喷出，配合抽吸管8开口处的负压，快速将其拂拭的杂质抽吸清除，加快对刀头检测机构表面的清洁效率。
作为本发明中再进一步的方案，吸尘组件9包括过滤器和安装于过滤器两端的负压风机，过滤器的进口处与抽吸管8底端相连通，在对刀头检测机构表面清洁过程中，通过负压风机在过滤器中形成负压，进而将保护套筒11内部的灰尘等快速抽吸清除。
作为本发明中再进一步的方案，刀头检测机构的数量为两个，且两个刀头检测机构分别安装于电气固定座3的两侧，本发明中，刀头检测机构设计有两套，在对刀头进行故障诊断，出现刀头破损、形变故障时，两套刀头检测机构交替验证，在日常故障诊断时，一用一备，进一步降低误判情况的发生。
实施例2：
参照图7-8，一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，电气固定座3的另一侧安装有与刀头检测机构对称分布的刀头清洗机构，刀头清洗机构包括安装于检测座15外侧面的电动伸缩杆23，且电动伸缩杆23的端部安装有具备伸缩功能的刷洗组件22，在刀头表面污渍影响故障诊断时，电动导轨14推动刀头清洗机构靠近刀头，使刀头嵌入两个刷洗组件22之间，电动伸缩杆23带动刷洗组件22在刀头表面轴向运动，当刀头清洗机构围绕刀头旋转时，快速的对刀头表面进行刷洗，快速清除刀头表面的污渍，尤其是对于一些具有凹槽的刀头，有效清除内部污渍，进一步提高后续刀头故障检测的精度。
作为本发明中再进一步的方案，刷洗组件22包括与电气固定座3内部气路连接的外壳2201，且外壳2201的内部通过弹簧安装有伸缩壳体2202，伸缩壳体2202的侧面安装有中空的弧形板2203，弧形板2203的内弧面安装有多个刷毛柱2205，在刀头刷洗阶段，向外壳2201中通入压缩空气，在空气压力下伸缩壳体2202伸出，使得弧形板2203表面的刷毛柱2205与刀头表面接触，完成对刀头的快速清洁工作。
作为本发明中再进一步的方案，刷毛柱2205为柔性筒体构成，且刷毛柱2205的开口端设置有弹性绳，弹性绳的外表面分布有清洁绒毛2206，弧形板2203的内弧面还设置有条形结构的排风槽2204，在伸缩壳体2202充满压缩空气时，压缩空气一部分从柔性筒体的刷毛柱2205中喷出，进而带动刷毛柱2205开口端的弹性绳和清洁绒毛2206持续的颤动，清洁绒毛2206与刀头表面接触时，可以快速将其凹槽内部的污渍振出，其次，另一部分空气从位于侧面的排风槽2204喷出，在侧面形成风幕，风幕不断的吹打清洁绒毛2206和刀头表面，且随着刷洗组件22旋转形成旋转气流，进一步加快刀头表面污渍的脱离速度，提高刀头表面污渍清洁效率，进而提高刀头故障诊断精度。
在使用时，数控机床刀库系统2在每次换刀后，将换下的刀具输送至检测区域，电动导轨14推动刀头检测机构靠近刀头，使刀头嵌入两个扫描镜头5之间，利用多个环绕保护镜18的喷吹孔17对刀头部位进行清洁，将其表面的油膜、杂质等清除，同时，开启超声波发生器4，在清洁过程中对刀头形成震颤，之后刀头检测机构旋转对刀头进行扫描，在环形运动过程中，高效、快速的扫描刀头模型信息，形成刀头全面的立体模型影像，立体全面的模型影像有效提高刀头细微信息的辨识度，减少误判、漏判的情况，在每次刀头诊断完成后，步进电机13带动电气固定座3旋转半周，之后电动导轨14推动刀头检测机构插入保护套筒11内部，之后带动刀头检测机构旋转在镜片清洁组件6外侧旋转，分别对保护镜18、喷吹孔17进行清洁。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，包括安装于数控机床主体(1)上的电动导轨(14)和固定支架(10)，所述电动导轨(14)还位于数控机床刀库系统(2)的侧面，所述电动导轨(14)的顶部安装有推进座(12)，且推进座(12)的内部安装有步进电机(13)，其特征在于，所述步进电机(13)的顶部安装有电气固定座(3)，且电气固定座(3)的侧面安装有可旋转的检测座(15)，所述检测座(15)的外侧面安装有刀头检测机构；
所述刀头检测机构包括两个中空支撑杆(16)和中空支撑杆(16)的内部安装的扫描镜头(5)，所述刀头检测机构还包括安装于中空支撑杆(16)外侧面的保护镜(18)，和设置于中空支撑杆(16)外侧面的多个环绕保护镜(18)的喷吹孔(17)，两个所述中空支撑杆(16)之间安装有超声波发生器(4)；
所述刀头检测机构还包括刀头故障诊断处理器、刀头影像分析模块，所述数控机床刀库系统(2)搭载刀具经过时，电动导轨(14)推动刀头检测机构靠近刀头，使刀头嵌入两个扫描镜头(5)之间，刀头检测机构旋转时对刀头进行扫描，形成刀头的立体模型影像，刀头影像分析模块基于预存刀头立体影像，对扫描形成的刀头影像分析，刀头出现形变、缺损故障时，对刀头种类进行标记，且形成刀头故障分析报告，同时，数控机床发出报警及时更换；
所述固定支架(10)的内部安装有吸尘组件(9)，且固定支架(10)的侧面安装有中空管(7)和抽吸管(8)，抽吸管(8)套接于中空管(7)的一端外侧，所述中空管(7)的外侧安装有镜片清洁组件(6)，所述固定支架(10)的侧面还安装有保护套筒(11)，且镜片清洁组件(6)位于保护套筒(11)的内部；
所述镜片清洁组件(6)包括多个外侧呈凹陷形状的气囊(601)，且气囊(601)的凹陷部表面设置有透气的绒布层(602)，所述气囊(601)的内部设置有与中空管(7)相连通的穿孔(603)，中空管(7)的另一端通过电磁阀连接有气源。
2.根据权利要求1所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述电气固定座(3)包括壳体(301)，且壳体(301)的底部设置有与推进座(12)顶部相适配的限位环(302)，所述壳体(301)的外侧设置有与检测座(15)相适配的安装槽(305)，且安装槽(305)的内部安装有中空轴步进马达(303)，所述壳体(301)的内部还安装有与中空轴步进马达(303)端部相连通的气体电磁阀(304)，气体电磁阀(304)的进口处设置有进气连接管。
3.根据权利要求1所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述中空支撑杆(16)的内部安装有步进式电动推杆(20)，且步进式电动推杆(20)的端部安装有驱动齿条(19)，所述扫描镜头(5)的后端设置有与驱动齿条(19)相啮合的半圆形齿条。
4.根据权利要求3所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述中空支撑杆(16)的内部还包括导向组件(21)，且导向组件(21)由两个对称分布的U型支架(2102)构成，且U型支架(2102)的侧面与喷吹孔(17)之间安装有弹性管体(2101)，所述U型支架(2102)的端部设置有与驱动齿条(19)尺寸相适配的驱动环(2104)，导向组件(21)还包括安装于驱动齿条(19)上的挡板(2103)。
5.根据权利要求1所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述吸尘组件(9)包括过滤器和安装于过滤器两端的负压风机，所述过滤器的进口处与抽吸管(8)底端相连通。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述刀头检测机构的数量为两个，且两个刀头检测机构分别安装于电气固定座(3)的两侧。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述电气固定座(3)的另一侧安装有与刀头检测机构对称分布的刀头清洗机构，所述刀头清洗机构包括安装于检测座(15)外侧面的电动伸缩杆(23)，且电动伸缩杆(23)的端部安装有具备伸缩功能的刷洗组件(22)。
8.根据权利要求7所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述刷洗组件(22)包括与电气固定座(3)内部气路连接的外壳(2201)，且外壳(2201)的内部通过弹簧安装有伸缩壳体(2202)，所述伸缩壳体(2202)的侧面安装有中空的弧形板(2203)，弧形板(2203)的内弧面安装有多个刷毛柱(2205)。
9.根据权利要求8所述的一种基于高端装备制造具有刀头故障诊断功能的数控机床，其特征在于，所述刷毛柱(2205)为柔性筒体构成，且刷毛柱(2205)的开口端设置有弹性绳，弹性绳的外表面分布有清洁绒毛(2206)，所述弧形板(2203)的内弧面还设置有条形结构的排风槽(2204)。
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