CN117359354A - 一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模具加工技术领域，具体公开了一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法、系统及设备，方法包括：S1、工件定位，S2、自动化工具更换，S3、铣削加工，S4、3D打印辅助加工和S5、二次铣削；本发明在工作夹紧后，通过安装自动化工具更换铣削刀具和3D打印喷头，以实现在不同加工步骤之间自动切换工具，可以减少生产停机时间，提高生产效率，利用3D打印辅助加工，可以用于创建复杂的内部通道或管道结构，内部通道用于流体或气体传输，或者用于工件的冷却，如模具制造中的冷却通道，可以改善热分布并加速冷却过程，通过二次铣削，可以完成工件精加工，得到成品，利用自动化检测系统通过检测和纠正工件的几何特征和表面缺陷，提高产品的质量。

Description

一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法、系统及设备

技术领域

本发明属于模具加工技术领域，具体涉及一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法、系统及设备。

背景技术

数字控制。数字控制(Numerical Control，NC)是一种用数字化信号对控制对象(如机床的运动及其加工过程)进行自动控制的技术，简称为数控，数控机床就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床，利用编写好数控程序，机床就能够把模具、零件等产品加工出来。

在模具数控加工过程中基准设定是必不可少的一部分工作内容，以保证加工产品的合格率，目前这部分的工作是大量并且重复性的劳动工作，在实际生产过程中经常会因为计算错误或者数据输入错误而产生质量问题，通过对设备数据以及模具数据的分析研究，迫切需要在模具数控加工过程中能够实现基准的自动设定，以提升数控机床的加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法、系统及设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，包括以下步骤：

S1、工件定位，将待加工的工件通过夹紧组件夹紧在数控机床的工作台上；

S2、自动化工具更换，引入自动化工具更换系统，包括铣削刀具和3D打印喷头；

S3、铣削加工，设定初始位置并启动数控机床，使用铣削刀具对夹紧后的工件进行粗加工，安装传感系统检测刀具状态、工件的实际位置和形状，自动调整加工参数以匹配预定基准；

S4、3D打印辅助加工，安装3D打印喷头，通过自动化工具更换系统，切换3D打印喷头，打印附加的结构或功能性部件，包括内部通道、定位标记和冷却通道，引入自动化检测系统，检测工件的几何特征和质量，监测3D打印过程，实时校准喷头的位置和打印参数；

S5、二次铣削，切换回铣削刀具，重新定位工件，确保3D打印部件与其余工件相匹配，使用铣削刀具进行表面光洁和精加工，得到加工完成的工件产品。

优选的，所述夹紧组件包括夹具、夹爪和卡盘。

优选的，所述铣削刀具包括不同形状、大小的刀具、钻头、铣刀和夹具。

优选的，所述传感系统包括光电传感器和刀具传感器。

优选的，所述自动化检测系统包括摄像头或激光传感器、光源、图像处理软件和控制器，首先打开光源，提供照明，摄像头或激光传感器能稳定捕获工件的图像或激光扫描数据，利用图像处理软件处理摄像头捕获的图像或激光扫描数据，分析图像、提取几何特征、计算尺寸和形状，以及检测缺陷，随后控制器接收和处理图像数据，执行分析算法，并提供结果或反馈给数控机床的控制系统。

一种模具数控加工过程中基准自动设定的系统，包括上述所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，所述系统包括：

工件定位模块，将待加工的工件通过夹紧组件单元夹紧在数控机床的工作台上；

自动化工具更换模块，引入自动化工具更换单元，包括铣削刀具和3D打印喷头；

铣削加工模块，设定初始位置并启动数控机床，使用铣削刀具单元对夹紧后的工件进行粗加工，安装传感单元检测刀具状态、工件的实际位置和形状，自动调整加工参数以匹配预定基准；

3D打印辅助加工模块，安装3D打印喷头，通过自动化工具更换单元，切换3D打印喷头，打印附加的结构或功能性部件，包括内部通道、定位标记和冷却通道，引入自动化检测系统，检测工件的几何特征和质量，监测3D打印过程，实时校准喷头的位置和打印参数；

二次铣削模块，切换回铣削刀具单元，重新定位工件，确保3D打印部件与其余工件相匹配，使用铣削刀具单元进行表面光洁和精加工，得到加工完成的工件产品。

一种模具数控加工过程中基准自动设定的设备，包括上述所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明在工作夹紧后，通过安装自动化工具更换铣削刀具和3D打印喷头，以实现在不同加工步骤之间自动切换工具，可以减少生产停机时间，提高生产效率，利用3D打印辅助加工，可以用于创建复杂的内部通道或管道结构，内部通道用于流体或气体传输，或者用于工件的冷却，如模具制造中的冷却通道，可以改善热分布并加速冷却过程，通过二次铣削，并切换刀具，可以完成工件精加工，得到成品。

(2)本发明利用自动化检测系统通过检测和纠正工件的几何特征和表面缺陷，可以大大提高产品的质量和一致性，有助于减少次品率和降低修复成本，减少了人为主观判断的影响，使检测结果更为客观和可靠，不同工件之间可以进行快速切换，而无需手动调整或更换检测设备，提高了生产线的灵活性和适应性，同时可减少人员接触潜在危险，提高生产线的安全性。

附图说明

图1为本发明的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法流程图；

图2为本发明的自动化工具更换组成结构图；

图3为本发明的传感系统组成框图；

图4为本发明的自动化检测系统组成框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图4所示，一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，包括以下步骤：

S1、工件定位，将待加工的工件通过夹紧组件夹紧在数控机床的工作台上；

S2、自动化工具更换，引入自动化工具更换系统，包括铣削刀具和3D打印喷头，以实现在不同加工步骤之间自动更换工具，可以减少生产停机时间，提高生产效率；

S3、铣削加工，设定初始位置并启动数控机床，使用铣削刀具对夹紧后的工件进行粗加工，安装传感系统检测刀具状态、工件的实际位置和形状，自动调整加工参数以匹配预定基准；

S4、3D打印辅助加工，安装3D打印喷头，通过自动化工具更换系统，切换3D打印喷头，打印附加的结构或功能性部件，包括内部通道、定位标记和冷却通道，引入自动化检测系统，检测工件的几何特征和质量，监测3D打印过程，实时校准喷头的位置和打印参数；

3D打印可以用于创建复杂的内部通道或管道结构，内部通道用于流体或气体传输，或者用于工件的冷却，如模具制造中的冷却通道，可以改善热分布并加速冷却过程；定位标记，在工件上添加3D打印的定位标记或标识，以便在后续加工或装配过程中更容易对准或标记关键位置，从而提高加工精度和一致性；

S5、二次铣削，切换回铣削刀具，重新定位工件，确保3D打印部件与其余工件相匹配，使用铣削刀具进行表面光洁和精加工，得到加工完成的工件产品。

具体的，所述夹紧组件包括夹具、夹爪和卡盘。

具体的，所述铣削刀具包括不同形状、大小的刀具、钻头、铣刀和夹具。

具体的，所述传感系统包括光电传感器和刀具传感器；

光电传感器用来检测工件的实际位置和形状；刀具传感器，可以实时测量刀具的位置和磨损情况，用于自动调整刀具的位置和补偿误差，确保工件加工精准无误。

具体的，所述自动化检测系统包括摄像头或激光传感器、光源、图像处理软件和控制器，首先打开光源，提供照明，摄像头或激光传感器能稳定捕获工件的图像或激光扫描数据，利用图像处理软件处理摄像头捕获的图像或激光扫描数据，分析图像、提取几何特征、计算尺寸和形状，以及检测缺陷，随后控制器接收和处理图像数据，执行分析算法，并提供结果或反馈给数控机床的控制系统。

如针对圆形工件的直径测量实施步骤：

首先通过摄像头捕获工件的图像，利用图像处理软件对图像进行二值化处理，以分离圆形工件的轮廓，使用边缘检测算法，如Canny算子，提取工件轮廓，计算轮廓的坐标和其他特征，例如圆心坐标(O)和轮廓半径(R)；

圆的直径：D＝2R。

自动化检测系统可以检测工件的表面质量，包括缺陷、划痕、凹凸不平等问题，通过分析工件的图像或激光测量数据，系统可以测量工件的尺寸，包括长度、宽度、高度和角度，可以比对工件的实际形状与设计模型进行比较，以检测任何形状偏差，通过分析工件表面的曲率和平整度，系统可以检测工件上的不平整或突起部分，还可以检测工件上的缺陷，如裂纹、气孔、气泡、破损等。

由上可知，将工作夹紧后，通过安装自动化工具更换铣削刀具和3D打印喷头，以实现在不同加工步骤之间自动切换工具，可以减少生产停机时间，提高生产效率，利用3D打印辅助加工，可以用于创建复杂的内部通道或管道结构，内部通道用于流体或气体传输，或者用于工件的冷却，如模具制造中的冷却通道，可以改善热分布并加速冷却过程，进行二次铣削，并切换刀具，可以完成工件精加工，得到成品；

利用自动化检测系统通过检测和纠正工件的几何特征和表面缺陷，可以大大提高产品的质量和一致性，有助于减少次品率和减少修复成本，减少了人为主观判断的影响，使检测结果更为客观和可靠，不同工件之间可以进行快速切换，而无需手动调整或更换检测设备，提高了生产线的灵活性和适应性，同时可减少人员接触潜在危险，提高生产线的安全性。

本发明还提供了一种模具数控加工过程中基准自动设定的系统，包括上述所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，所述系统包括：

工件定位模块，将待加工的工件通过夹紧组件单元夹紧在数控机床的工作台上；

自动化工具更换模块，引入自动化工具更换单元，包括铣削刀具和3D打印喷头；

铣削加工模块，设定初始位置并启动数控机床，使用铣削刀具单元对夹紧后的工件进行粗加工，安装传感单元检测刀具状态、工件的实际位置和形状，自动调整加工参数以匹配预定基准；

3D打印辅助加工模块，安装3D打印喷头，通过自动化工具更换单元，切换3D打印喷头，打印附加的结构或功能性部件，包括内部通道、定位标记和冷却通道，引入自动化检测系统，检测工件的几何特征和质量，监测3D打印过程，实时校准喷头的位置和打印参数；

二次铣削模块，切换回铣削刀具单元，重新定位工件，确保3D打印部件与其余工件相匹配，使用铣削刀具单元进行表面光洁和精加工，得到加工完成的工件产品。

一种模具数控加工过程中基准自动设定的设备，包括上述所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的系统。

其有益效果同一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法实施例相同技术效果，在此不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、工件定位，将待加工的工件通过夹紧组件夹紧在数控机床的工作台上；

S2、自动化工具更换，引入自动化工具更换系统，包括铣削刀具和3D打印喷头；

S3、铣削加工，设定初始位置并启动数控机床，使用铣削刀具对夹紧后的工件进行粗加工，安装传感系统检测刀具状态、工件的实际位置和形状，自动调整加工参数以匹配预定基准；

S4、3D打印辅助加工，安装3D打印喷头，通过自动化工具更换系统，切换3D打印喷头，打印附加的结构或功能性部件，包括内部通道、定位标记和冷却通道，引入自动化检测系统，检测工件的几何特征和质量，监测3D打印过程，实时校准喷头的位置和打印参数；

S5、二次铣削，切换回铣削刀具，重新定位工件，确保3D打印部件与其余工件相匹配，使用铣削刀具进行表面光洁和精加工，得到加工完成的工件产品。

2.根据权利要求1所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，其特征在于：所述夹紧组件包括夹具、夹爪和卡盘。

3.根据权利要求1所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，其特征在于：所述铣削刀具包括不同形状、大小的刀具、钻头、铣刀和夹具。

4.根据权利要求1所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，其特征在于：所述传感系统包括光电传感器和刀具传感器。

5.根据权利要求2所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，其特征在于：所述自动化检测系统包括摄像头或激光传感器、光源、图像处理软件和控制器，首先打开光源，提供照明，摄像头或激光传感器能稳定捕获工件的图像或激光扫描数据，利用图像处理软件处理摄像头捕获的图像或激光扫描数据，分析图像、提取几何特征、计算尺寸和形状，以及检测缺陷，随后控制器接收和处理图像数据，执行分析算法，并提供结果或反馈给数控机床的控制系统。

6.一种模具数控加工过程中基准自动设定的系统，包括如权利要求1-5所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的方法，其特征在于：所述系统包括：

工件定位模块，将待加工的工件通过夹紧组件单元夹紧在数控机床的工作台上；

自动化工具更换模块，引入自动化工具更换单元，包括铣削刀具和3D打印喷头；

铣削加工模块，设定初始位置并启动数控机床，使用铣削刀具单元对夹紧后的工件进行粗加工，安装传感单元检测刀具状态、工件的实际位置和形状，自动调整加工参数以匹配预定基准；

3D打印辅助加工模块，安装3D打印喷头，通过自动化工具更换单元，切换3D打印喷头，打印附加的结构或功能性部件，包括内部通道、定位标记和冷却通道，引入自动化检测系统，检测工件的几何特征和质量，监测3D打印过程，实时校准喷头的位置和打印参数；

二次铣削模块，切换回铣削刀具单元，重新定位工件，确保3D打印部件与其余工件相匹配，使用铣削刀具单元进行表面光洁和精加工，得到加工完成的工件产品。

7.一种模具数控加工过程中基准自动设定的设备，其特征在于，包括如权利要求6所述的一种模具数控加工过程中基准自动设定的系统。