CN116748931A - 一种三轴数控雕铣机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三轴数控雕铣机及控制方法，涉及数控雕铣机技术领域，包括工作台，工作台的内部设有三轴底座，三轴底座的前侧设有雕铣机头，三轴底座的一侧设有检测组件；检测组件，包括长杆，长杆的一侧固定连接有连接杆，长杆的前侧设有测量表，测量表的前端转动连接有检测杆，连接杆的前端固定连接有夹爪，夹爪的两端均固定连接有连接圆筒。本发明通过检测杆对刀具的径向跳动进行检测，检测完成后，再通过三轴底座移动雕铣机头，使雕铣机头安装的刀具放置在两个连接圆筒，通过激光检测仪对刀具进行全方位的磨损检测，避免刀具磨损降低对工件加工精度，保证加工的稳定性和生产效率。

Description

一种三轴数控雕铣机及控制方法

技术领域

本发明涉及数控雕铣机技术领域，尤其涉及一种三轴数控雕铣机及控制方法。

背景技术

数控雕铣机是数控机床的一种，其是对应传统雕刻机的而产生的数控机床，数控雕铣机一般是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床，雕铣机就是可以雕、也可铣，雕刻机的基础上加大了主轴、伺服电机功率，床身承受力，同时保持主轴的高速，更重要的是精度高，是一种高效高精的数控机床。

中国专利(CN111360331A)公开了一种板材加工用数控雕铣机，该专利通过旋转偏心轴，由于偏心轴偏心，从而可以使夹块运动，夹块靠近或者远离底板，以适应板材的厚度。然后固定件固定偏心轮，以避免偏心轮旋转，进而实现固定夹块的位置。夹持气缸的活塞杆伸出，从而可以使卡槽的侧壁抵紧板材的侧壁，卡槽的另一侧壁将板材的顶部压紧，从而将板材夹紧固定。

针对上述中的相关技术，发明人认为的雕铣刀具在长期的高速运动工作中，刀具会产生磨损，而现有在工件加工精度降低时，才会对刀具进行调整和更换，会导致切削面质量下降，不利于保证加工的稳定性和生产效率。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的技术问题，本发明提供一种三轴数控雕铣机及控制方法，其优点在于通过检测杆与激光检测仪对刀具的径向跳动与磨损进行检测，避免刀具磨损降低对工件加工精度，保证加工的稳定性和生产效率。

为了实现上述目的，本发明具体采用了如下技术方案：

一种三轴数控雕铣机，包括工作台，工作台的内部设有三轴底座，三轴底座的前侧设有雕铣机头，三轴底座的一侧设有检测组件；

检测组件，包括长杆，长杆的一侧固定连接有连接杆，长杆的前侧设有测量表，测量表的前端转动连接有检测杆，连接杆的前端固定连接有夹爪，夹爪的两端均固定连接有连接圆筒，两个连接圆筒的内部均设有激光检测仪。

通过检测组件的设置，可以对刀具的径向跳动与磨损进行检测，避免刀具磨损降低对工件加工精度，保证加工的稳定性和生产效率。

本发明进一步设置为，工作台的两端与顶部均设有开放槽，雕铣机头的下方设置有刀具。

通过以上技术方案：刀具能够对工件进行切削处理。

本发明进一步设置为，三轴底座的一侧设有挡板，挡板的内部开设有通槽，挡板的远离三轴底座的一侧设有更换组件。

通过以上技术方案：挡板可以有效的隔离工件与检测组件。

本发明进一步设置为，更换组件包括导轨，导轨的顶部滑动连接有滑块，工作台远离三轴底座的一端固定连接有电动推杆，电动推杆的输出端与滑块固定连接，滑块的顶部固定连接有放置盒，放置盒的上方设有转盘，转盘的外侧设有多个放置块，多个放置块的内部设有刀具。

通过以上技术方案：更换组件能够便捷的更换刀具，满足不同加工需求。

本发明进一步设置为，滑块与转盘之间设有放置盒，放置盒的内部设有电机，电机的输出端通过转轴与转盘固定连接。

通过以上技术方案：电机能够带动转盘转动，便于更换不同尺寸的刀具。

本发明进一步设置为，滑块靠近长杆的一侧固定连接有第一齿条板，工作台的内部转动连接有齿轮，齿轮的远离第一齿条板的一侧设有第二齿条板，第二齿条板与第一齿条板均和齿轮相啮合，第二齿条板的底部固定连接有支撑杆，工作台远离三轴底座的一端开设有滑槽，支撑杆与滑槽呈滑动连接，第二齿条板的一端与长杆固定连接。

通过以上技术方案：齿轮带动第一齿条板与第二齿条板相对运动，在更换组件收回时带动检测组件对刀具进行检测。

本发明进一步设置为，工作台的一侧设有控制器，控制器与三轴底座、气缸、电动推杆、电机、夹爪和激光检测仪电性连接。

通过以上技术方案：控制器可以对雕铣机设置适当的下刀深度、进给速度和刀具转速等加工参数。

本发明进一步设置为，本发明还公开了一种三轴数控雕铣机的控制方法，包括以下步骤：

S1、设定加工参数，需要根据加工材料的种类和加工要求，通过控制器对雕铣机设置适当的下刀深度、进给速度和刀具转速等加工参数，并根据工件需求，设定工作区坐标系，将加工路径和轨迹指定通过控制器指定程序；

S2、放置工件，将待加工的工件固定放置在三轴底座上，确保工件的位置摆放准确、牢固和稳定；

S3、安装刀具，根据加工要求，安装合适的刀具，并设定工件和刀具之间的位置，来确保刀具和工件以正确的角度进入和离开工件，并精准地加工出产品的形状和尺寸；

S4、启动雕铣机，通过控制器将程序导入到工作台中，开始精准的切削加工，加工过程中雕铣机头会沿着预定路径移动，刀具会依照指定的参数对工件进行切割；

S5、更换刀具，在需要更换不同尺寸的刀具时，雕铣机头停止运行并移动到靠近挡板的一侧，此时通过控制器启动电动推杆，电动推杆推动滑块向前移动，此时滑块带动转盘向前移动，进而使转盘穿过挡板的通槽，对刀具进行更换；

S6、检测刀具，当刀具更换完成后，更换组件收回时带动检测组件向三轴底座移动，通过检测组件对刀具的磨损和径向跳动进行检测，如果刀具有磨损时，通过控制器提醒工作人员对此尺寸的刀具进行更换，如果检测到径向跳动现象时，对刀具的主轴进行调整；

S7、加工完成，加工完成、轮廓雕刻或线性雕刻完成后，雕铣机会完成加工任务，此时操作者可将工件从工作台上卸下，检查雕刻效果是否符合要求，符合要求后进行清洁。

本发明的有益效果为：

本发明能够对刀具进行更换的同时能够对更换后的刀具进行径向跳动检测和磨损检测，具体是电动推杆推动滑块向前移动，进而使转盘移动到雕铣机头下方，转盘旋转对雕铣机头的刀具进行更换，更换完成转盘往回移动时第一齿条板带动齿轮转动，齿轮转动带动第二齿条板与第一齿条板进行相反运动，此时第二齿条板带动检测组件向三轴底座运动，进而使长杆与连接杆向三轴底座靠近，通过检测杆对刀具的径向跳动进行检测，检测完成后，再通过三轴底座移动雕铣机头，使雕铣机头安装的刀具放置在两个连接圆筒中，通过激光检测仪对刀具进行全方位的磨损检测，避免刀具磨损降低对工件加工精度，保证加工的稳定性和生产效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种三轴数控雕铣机整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的三轴底座与雕铣机头连接结构示意图；

图3为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的局部结构示意图；

图4为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的更换组件与检测组件连接结构示意图；

图5为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的更换组件整体结构示意图；

图6为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的检测组件整体结构示意图；

图7为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的连接圆筒内部结构示意图；

图8为本发明提出的一种三轴数控雕铣机的转盘与刀具连接结构示意图。

图中：1、工作台；2、三轴底座；3、雕铣机头；4、开放槽；5、刀具；6、挡板；7、导轨；8、电动推杆；9、滑块；10、控制器；11、第一齿条板；12、齿轮；13、第二齿条板；14、支撑杆；15、放置盒；16、电机；17、转盘；18、放置块；19、长杆；20、连接杆；21、测量表；22、检测杆；23、夹爪；24、连接圆筒；25、激光检测仪。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

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。

参照图1-图8，一种三轴数控雕铣机，包括工作台1，工作台1的内部设有三轴底座2，三轴底座2的前侧设有雕铣机头3，三轴底座2的一侧设有检测组件；

检测组件，包括长杆19，长杆19的一侧固定连接有连接杆20，长杆19的前侧设有测量表21，测量表21的前端转动连接有检测杆22，连接杆20的前端固定连接有夹爪23，夹爪23的两端均固定连接有连接圆筒24，两个连接圆筒24的内部均设有激光检测仪25。

通过检测组件的设置，可以对刀具5的径向跳动与磨损进行检测，具体是第二齿条板13带动检测组件向三轴底座2运动，进而使长杆19与连接杆20向三轴底座2靠近，通过检测杆22对刀具5的径向跳动进行检测，检测完成后，再通过三轴底座2移动雕铣机头3，使雕铣机头3安装的刀具5放置在两个连接圆筒24中，通过激光检测仪25对刀具5进行全方位的磨损检测，避免刀具5磨损降低对工件加工精度，保证加工的稳定性和生产效率。

参照图1-图4，工作台1的两端与顶部均设有开放槽4，雕铣机头3的下方设置有刀具5，三轴底座2的一侧设有挡板6，挡板6的内部开设有通槽，挡板6的远离三轴底座2的一侧设有更换组件。

参照图4-图8，更换组件包括导轨7，导轨7的顶部滑动连接有滑块9，工作台1远离三轴底座2的一端固定连接有电动推杆8，电动推杆8的输出端与滑块9固定连接，滑块9的顶部固定连接有放置盒15，放置盒15的上方设有转盘17，转盘17的外侧设有多个放置块18，多个放置块18的内部设有刀具5，滑块9与转盘17之间设有放置盒15，放置盒15的内部设有电机16，电机16的输出端通过转轴与转盘17固定连接。

更换组件能够便捷的更换刀具5，满足不同加工需求，具体是当需要更换不同尺寸的刀具5时，雕铣机头3停止运行并移动到靠近挡板6的一侧，此时通过控制器10启动电动推杆8，电动推杆8推动滑块9向前移动，此时滑块9带动转盘17向前移动，进而使转盘17穿过挡板6的通槽，移动到靠近雕铣机头3的附近，此时电机16带动转盘17旋转，将空置的放置块18移动到刀具5的下方，雕铣机头3向下移动将已安装的刀具5放置在放置块18中，再次旋转转盘17，将需要的刀具5旋转到雕铣机头3的正下方，三轴底座2带动雕铣机头3向下移动，将不同尺寸的刀具5安装到雕铣机头3内部，完成对刀具5的更换，提高切削效果能够更快完成加工任务。

参照图4-图6，滑块9靠近长杆19的一侧固定连接有第一齿条板11，工作台1的内部转动连接有齿轮12，齿轮12的远离第一齿条板11的一侧设有第二齿条板13，第二齿条板13与第一齿条板11均和齿轮12相啮合，第二齿条板13的底部固定连接有支撑杆14，工作台1远离三轴底座2的一端开设有滑槽，支撑杆14与滑槽呈滑动连接，第二齿条板13的一端与长杆19固定连接。

当刀具5更换完成后，电动推杆8带动滑块9往回运动，进而使第一齿条板11带动齿轮12转动，齿轮12转动带动第二齿条板13与第一齿条板11进行相反运动，此时第二齿条板13带动检测组件向三轴底座2运动，对更换后的刀具5进行检测。

参照图1-图8，本发明还公开了一种三轴数控雕铣机的控制方法，包括以下步骤：

S1、设定加工参数，需要根据加工材料的种类和加工要求，通过控制器10对雕铣机设置适当的下刀深度、进给速度和刀具5转速等加工参数，并根据工件需求，设定工作区坐标系，将加工路径和轨迹指定通过控制器10指定程序；

S2、放置工件，将待加工的工件固定放置在三轴底座2上，确保工件的位置摆放准确、牢固和稳定；

S3、安装刀具5，根据加工要求，安装合适的刀具5，并设定工件和刀具5之间的位置，来确保刀具5和工件以正确的角度进入和离开工件，并精准地加工出产品的形状和尺寸；

S4、启动雕铣机，通过控制器10将程序导入到工作台1中，开始精准的切削加工，加工过程中雕铣机头3会沿着预定路径移动，刀具5会依照指定的参数对工件进行切割；

S5、更换刀具5，在需要更换不同尺寸的刀具5时，雕铣机头3停止运行并移动到靠近挡板6的一侧，此时通过控制器10启动电动推杆8，电动推杆8推动滑块9向前移动，此时滑块9带动转盘17向前移动，进而使转盘17穿过挡板6的通槽，对刀具5进行更换；

S6、检测刀具5，当刀具5更换完成后，更换组件收回时带动检测组件向三轴底座2移动，通过检测组件对刀具5的磨损和径向跳动进行检测，如果刀具5有磨损时，通过控制器10提醒工作人员对此尺寸的刀具5进行更换，如果检测到径向跳动现象时，对刀具5的主轴进行调整；

S7、加工完成，轮廓雕刻或线性雕刻完成后，雕铣机会完成加工任务，此时操作者可将工件从工作台1上卸下，检查雕刻效果是否符合要求，符合要求后进行清洁。

本发明的工作原理：

在使用时，首先根据加工材料的种类和加工要求，通过控制器10对雕铣机设置适当的下刀深度、进给速度和刀具5转速等加工参数，随后将待加工的工件固定放置在三轴底座2上，确保工件的位置摆放准确、牢固和稳定，再根据加工要求，安装合适的刀具5，并启动雕铣机对工件进行加工，使用该刀具5初步加工完成后，需要更换刀具5再次进行加工，在更换时，雕铣机头3停止运行并移动到靠近挡板6的一侧，此时通过控制器10启动电动推杆8，电动推杆8推动滑块9向前移动，此时滑块9带动转盘17向前移动，进而使转盘17穿过挡板6的通槽，移动到靠近雕铣机头3的附近，此时电机16带动转盘17旋转，将空置的放置块18移动到刀具5的下方，雕铣机头3向下移动将已安装的刀具5放置在放置块18中，再次旋转转盘17，将需要的刀具5旋转到雕铣机头3的正下方，三轴底座2带动雕铣机头3向下移动，将不同尺寸的刀具5安装到雕铣机头3内部，完成对刀具5的更换，当刀具5更换完成后，电动推杆8带动滑块9往回运动，进而使第一齿条板11带动齿轮12转动，齿轮12转动带动第二齿条板13与第一齿条板11进行相反运动，此时第二齿条板13带动检测组件向三轴底座2运动，进而使长杆19与连接杆20向三轴底座2靠近，然后通过检测杆22对刀具5的径向跳动进行检测，看测量表21的数值是否有偏差，如果有偏差，对刀具5的主轴进行调整，再通过三轴底座2移动雕铣机头3，使雕铣机头3安装的刀具5放置在两个连接圆筒24，通过夹爪23使连接圆筒24闭合，通过激光检测仪25对刀具5进行全方位的磨损检测，如果刀具5有磨损时，通过控制器10提醒工作人员对此尺寸的刀具5进行更换。

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 (8)

1.一种三轴数控雕铣机，其特征在于，包括：

工作台(1)，所述工作台(1)的内部设有三轴底座(2)，所述三轴底座(2)的前侧设有雕铣机头(3)，所述三轴底座(2)的一侧设有检测组件；

检测组件，包括长杆(19)，所述长杆(19)的一侧固定连接有连接杆(20)，所述长杆(19)的前侧设有测量表(21)，所述测量表(21)的前端转动连接有检测杆(22)，所述连接杆(20)的前端固定连接有夹爪(23)，所述夹爪(23)的两端均固定连接有连接圆筒(24)，两个所述连接圆筒(24)的内部均设有激光检测仪(25)。

2.根据权利要求1所述的一种三轴数控雕铣机，其特征在于，所述工作台(1)的两端与顶部均设有开放槽(4)，所述雕铣机头(3)的下方设置有刀具(5)。

3.根据权利要求1所述的一种三轴数控雕铣机，其特征在于，所述三轴底座(2)的一侧设有挡板(6)，所述挡板(6)的内部开设有通槽，所述挡板(6)的远离三轴底座(2)的一侧设有更换组件。

4.根据权利要求3所述的一种三轴数控雕铣机，其特征在于，所述更换组件包括导轨(7)，所述导轨(7)的顶部滑动连接有滑块(9)，所述工作台(1)远离三轴底座(2)的一端固定连接有电动推杆(8)，所述电动推杆(8)的输出端与滑块(9)固定连接，所述滑块(9)的顶部固定连接有放置盒(15)，所述放置盒(15)的上方设有转盘(17)，所述转盘(17)的外侧设有多个放置块(18)，多个所述放置块(18)的内部设有刀具(5)。

5.根据权利要求4所述的一种三轴数控雕铣机，其特征在于，所述滑块(9)与转盘(17)之间设有放置盒(15)，所述放置盒(15)的内部设有电机(16)，所述电机(16)的输出端通过转轴与转盘(17)固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种三轴数控雕铣机，其特征在于，所述滑块(9)靠近长杆(19)的一侧固定连接有第一齿条板(11)，所述工作台(1)的内部转动连接有齿轮(12)，所述齿轮(12)的远离第一齿条板(11)的一侧设有第二齿条板(13)，所述第二齿条板(13)与第一齿条板(11)均和齿轮(12)相啮合，所述第二齿条板(13)的底部固定连接有支撑杆(14)，所述工作台(1)远离三轴底座(2)的一端开设有滑槽，所述支撑杆(14)与滑槽呈滑动连接，所述第二齿条板(13)的一端与长杆(19)固定连接。

7.根据权利要求4所述的一种三轴数控雕铣机，其特征在于，所述工作台(1)的一侧设有控制器(10)，所述控制器(10)与三轴底座(2)、气缸(4)、电动推杆(8)、电机(16)、夹爪(23)和激光检测仪(25)电性连接。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的三轴数控雕铣机的控制方法，包括以下步骤：

S1、设定加工参数，需要根据加工材料的种类和加工要求，通过控制器(10)对雕铣机设置适当的下刀深度、进给速度和刀具(5)转速等加工参数；

S2、放置工件，将待加工的工件固定放置在三轴底座(2)上，确保工件的位置摆放准确、牢固和稳定；

S3、安装刀具(5)，根据加工要求，安装合适的刀具(5)；

S4、启动雕铣机、将所有设定好的参数输入工作台(1)后，启动雕铣机开始加工；

S5、更换刀具(5)，在需要更换不同尺寸的刀具(5)时，雕铣机头(3)停止运行并移动到靠近挡板(6)的一侧，此时通过控制器(10)启动电动推杆(8)，电动推杆(8)推动滑块(9)向前移动，此时滑块(9)带动转盘(17)向前移动，进而使转盘(17)穿过挡板(6)的通槽，对刀具(5)进行更换；

S6、检测刀具(5)，当刀具(5)更换完成后，更换组件收回时带动检测组件向三轴底座(2)移动，通过检测组件对刀具(5)的磨损和径向跳动进行检测，如果刀具(5)有磨损时，通过控制器(10)提醒工作人员对此尺寸的刀具(5)进行更换，如果检测到径向跳动现象时，对刀具(5)的主轴进行调整；

S7、加工完成、完成加工后，将工件从刀具(5)中取出，进行必要的清洁和检查。