CN206855141U - 一种铣削刀具磨损在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铣削刀具磨损在线检测装置，其包含安装在移动平台上的对刀传感器装置和视觉检测装置；还包含用于采集刀具铣削状态的声信号的声发射传感器、用于采集刀具在铣削状态下的主轴电机与进给电机的电流信号的电流传感器；所述声发射传感器和电流传感器均连接至信号调理模块的输入端；所述信号调理模块的输出端连接至数据采集处理模块，所述数据采集处理模块与主控模块连接；所述对刀传感器装置和所述主控模块连接；所述视觉检测装置与所述主控模块连接；所述对刀传感器装置包含用于测量刀具在X、Y、Z方向的位置的测量组件；所述视觉检测装置包括图像采集装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及铣削刀具的检测装置，具体用于铣削刀具的在线检测。
背景技术
铣削加工在数控机床中很常见；铣削刀具的损坏会严重影响生产质量和生产效率，即时发现有助于降低损失；
现有技术中，在线检测由于无需单独拆卸铣削刀具且无需将铣削刀具安装在检测一起上，受到了消费者的欢迎；在线检测一半的可以通过对比电流变化和刀具声音变化来即时发现缺陷；但是这种对比不精确，单独依靠声音和电流变化来断定存在磨损，从而更好刀具会造成铣削刀具的浪费；高精度的加工中，铣削刀具的成本较高，过多的浪费是使用者无法接受的。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种铣削刀具磨损在线检测装置，其能够可靠的检测出铣削刀具的磨损，避免浪费，且无需拆卸刀具。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铣削刀具磨损在线检测装置，待加工的工件安装在夹具上，所述夹具安装在移动平台上；所述移动平台相对于铣削刀具进行三维方向的运动；本实用新型包含安装在移动平台上的对刀传感器装置和视觉检测装置；
还包含用于采集刀具铣削状态的声信号的声发射传感器、用于采集刀具在铣削状态下的主轴电机与进给电机的电流信号的电流传感器；所述声发射传感器和电流传感器均连接至信号调理模块的输入端；所述信号调理模块的输出端连接至数据采集处理模块，所述数据采集处理模块与主控模块连接；
所述对刀传感器装置和所述主控模块连接；所述视觉检测装置与所述主控模块连接；
所述对刀传感器装置包含用于测量刀具在X、Y、Z方向的位置的测量组件；所述测量组件包括支座和对刀传感器；所述支座固定在所述移动平台上，所述对刀传感器设置在所述支座的上端；所述对刀传感器包括X向对刀面、Y向对刀面和Z向对刀面；
所述视觉检测装置包括图像采集装置，所述图像采集装置与所述主控模块连接；所述视觉检测装置还包括底座，所述底座上安装有用于驱动图像采集装置沿着Z向移动的升降组件和安装在升降组件上用于驱动图像采集装置沿着垂直于刀具轴向方向移动的水平移动组件。
作为本实用新型的一种优选实施方式：所述底座固定安装在所述移动平台上；所述底座上沿着高度方向安装有立柱，立柱内部中空，立柱中心沿着高度方向转动安装有升降丝杆，升降丝杆的两端安装在轴承上；升降丝杆的顶端安装有升降把手；升降外壳滑动组装在所述立柱上且升降外壳与啮合安装在升降丝杆上的升降螺母固定连接；
所述升降外壳还在垂直于刀具轴向方向延伸设置有水平柱，水平柱中心转动安装有平移丝杆，平移丝杆两端安装在轴承上，平移丝杆远离立柱一端安装有平移把手；平移外壳滑动组装在所述水平柱上且平移外壳与啮合安装在平移丝杆上的平移螺母固定连接；所述平移外壳底面安装所述图像采集装置。
作为本实用新型的一种优选实施方式：所述图像采集装置包括显微镜，以及位于所述显微镜上方相应位置的CCD摄像头；底座上安装有用于和移动平台相连接的电磁吸盘。
作为本实用新型的一种优选实施方式：所述对刀传感器装置还包括用于保护测量组件不受铣削屑破坏的磁力防护罩。
作为本实用新型的一种优选实施方式：所述声发射传感器检测刀具在铣削状态的声信号，并将声信号传递至信号调理模块；电流传感器检测刀具在铣削状态下机床的主轴电机与进给电机的电流信号，并将电流信号传递至信号调理模块；信号调理模块的输出端通过信号线与数据采集处理模块的输入端连接，信号调理模块将接收的声信号和电流信号同步进行幅值调整、模拟滤波及差分转换后输出；数据采集处理模块接收信号调理模块调节后的声信号和电流信号，并根据声信号和电流信号判断刀具磨损的状态，并把状态信息通过串口发送给主控模块。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
本实用新型公开的一种铣削刀具磨损在线检测装置，其包含安装在移动平台上的对刀传感器装置和视觉检测装置；对刀传感器通过直接与刀具接触来测量磨损量，视觉检测装置通过照片对比来判别磨损量；这两种测量方式，能够在初步判别出铣刀有异常时进行精准确认，确认过程无需拆卸刀具；使得最终的磨损检测可靠，避免浪费；
本实用新型还包含用于采集刀具铣削状态的声信号的声发射传感器、用于采集刀具在铣削状态下的主轴电机与进给电机的电流信号的电流传感器；所述声发射传感器和电流传感器均连接至信号调理模块的输入端；所述信号调理模块的输出端连接至数据采集处理模块，所述数据采集处理模块与主控模块连接；声发射传感器和电流传感器能够第一时间发现声音异常和电流异常；后续通过对刀传感器装置和视觉检测装置，则可以通过精准的磨损检测。
所述对刀传感器装置和所述主控模块连接；所述视觉检测装置与所述主控模块连接；
由于现有技术中，刀具和移动平台是相对的三维运动方向(X、Y、Z三维方向)所述对刀传感器装置通过测量刀具在X、Y、Z方向的位置来记录和对比位置变化；比如，使得刀具在Z向靠近并接触对刀传感器的Z向对刀面，测量出刀具在Z向的位置Z0；使刀具接触X向对刀面，并使刀具低速旋转至少一周，测量刀具在X向的位置，取最大值为X0；使刀具接触Y向对刀面，并使刀具低速旋转至少一周，测量刀具在Y向的位置，取最大值为Y0；多次测量即可得出变化量，在没有达到更好的变化量时，无需更换刀具；
本实用新型的视觉检测装置包括图像采集装置，所述图像采集装置与所述主控模块连接；所述视觉检测装置还包括底座，所述底座上安装有用于驱动图像采集装置沿着Z向移动的升降组件和安装在升降组件上用于驱动图像采集装置沿着垂直于刀具轴向方向移动的水平移动组件。视觉检测装置采用图像对比的原理，来对比刀具在加工一端时间后的变形磨损，在没有达到设定好的变形量时，无需更换刀具。
附图说明
图1为本实用新型的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为本实用新型的对刀传感器装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本实用新型的视觉检测装置的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
1-移动平台，2-工件，3-对刀传感器装置，4-视觉检测装置，5-电流传感器，6-刀具，7-声发射传感器，8-前置放大器，9-信号调理模块，10-数据采集处理模块，11-主控模块；
20-Z向对刀面，21-Y向对刀面，22-X向对刀面，23-支座，24-磁力防护罩；
401-升降把手，402-升降丝杆，403-轴承，404-立柱，405-升降外壳，406-底座，407-平移把手，408-水平柱，409-平移丝杆，410-图像采集装置，411-平移外壳。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1～3所示，其示出了本实用新型的具体实施方式；如图所示，本实用新型公开的一种铣削刀具磨损在线检测装置，待加工的工件2安装在夹具上，所述夹具安装在移动平台1上；所述移动平台相对于铣削刀具进行三维方向的运动；包含安装在移动平台上的对刀传感器装置3和视觉检测装置4；移动平台与铣削刀具相对三维方向运动的结构为现有结构，本实施例不再赘述，图中也未示出；
还包含用于采集刀具铣削状态的声信号的声发射传感器7、用于采集刀具在铣削状态下的主轴电机与进给电机的电流信号的电流传感器5；所述声发射传感器和电流传感器均连接至信号调理模块9的输入端；所述信号调理模块的输出端连接至数据采集处理模块10，所述数据采集处理模块与主控模块11连接；关于声音和电流信号的对比采集细节结构可以采用现有的结构，本实施例不在赘述；关于声音信号采集对比和电流信号采集对比所需要的数据采集处理模块、信号调理模块和主控模块采用现有技术；主控模块具备充足的接口和输入端即可；
所述对刀传感器装置和所述主控模块连接；所述视觉检测装置与所述主控模块连接；
所述对刀传感器装置包含用于测量刀具在X、Y、Z方向的位置的测量组件；所述测量组件包括支座23和对刀传感器；所述支座固定在所述移动平台上，所述对刀传感器设置在所述支座的上端；所述对刀传感器包括X向对刀面22、Y向对刀面21和Z向对刀面20；
所述视觉检测装置包括图像采集装置410，所述图像采集装置与所述主控模块连接；所述视觉检测装置还包括底座406，所述底座上安装有用于驱动图像采集装置沿着Z向移动的升降组件和安装在升降组件上用于驱动图像采集装置沿着垂直于刀具轴向方向移动的水平移动组件。
优选的，如图所示：所述底座固定安装在所述移动平台上；所述底座上沿着高度方向安装有立柱404，立柱内部中空，立柱中心沿着高度方向转动安装有升降丝杆402，升降丝杆的两端安装在轴承403上；升降丝杆的顶端安装有升降把手401；升降外壳滑动组装在所述立柱上且升降外壳与啮合安装在升降丝杆上的升降螺母固定连接；
所述升降外壳还在垂直于刀具轴向方向延伸设置有水平柱408，水平柱中心转动安装有平移丝杆409，平移丝杆两端安装在轴承上，平移丝杆远离立柱一端安装有平移把手407；平移外壳411滑动组装在所述水平柱上且平移外壳与啮合安装在平移丝杆上的平移螺母固定连接；所述平移外壳底面安装所述图像采集装置。本实施例公开的视觉检测装置采用丝杠螺母的运行原理来调节视觉采集装置的升降方向(Z方向，也是高度方向)的位移以及平移方向的运动；丝杠螺母的运动结构更加的精准；能够使得每次的移动位置更加精准，便于精确记录了精确对比；关于位置对比，判别等过程，属于现有技术常见的软件程序，不是本实施例的改进点。
优选的，如图所示：所述图像采集装置包括显微镜，以及位于所述显微镜上方相应位置的CCD摄像头；底座上安装有用于和移动平台相连接的电磁吸盘。
优选的，如图所示：所述对刀传感器装置还包括用于保护测量组件不受铣削屑破坏的磁力防护罩24。
优选的，如图所示：所述声发射传感器检测刀具在铣削状态的声信号，并将声信号传递至信号调理模块；电流传感器检测刀具在铣削状态下机床的主轴电机与进给电机的电流信号，并将电流信号传递至信号调理模块；信号调理模块的输出端通过信号线与数据采集处理模块的输入端连接，信号调理模块将接收的声信号和电流信号同步进行幅值调整、模拟滤波及差分转换后输出；数据采集处理模块接收信号调理模块调节后的声信号和电流信号，并根据声信号和电流信号判断刀具磨损的状态，并把状态信息通过串口发送给主控模块。
上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。
Claims (5)
1.一种铣削刀具磨损在线检测装置，待加工的工件安装在夹具上，所述夹具安装在移动平台上；所述移动平台相对于铣削刀具进行三维方向的运动；其特征在于：包含安装在移动平台上的对刀传感器装置和视觉检测装置；
还包含用于采集刀具铣削状态的声信号的声发射传感器、用于采集刀具在铣削状态下的主轴电机与进给电机的电流信号的电流传感器；所述声发射传感器和电流传感器均连接至信号调理模块的输入端；所述信号调理模块的输出端连接至数据采集处理模块，所述数据采集处理模块与主控模块连接；
所述对刀传感器装置和所述主控模块连接；所述视觉检测装置与所述主控模块连接；
所述对刀传感器装置包含用于测量刀具在X、Y、Z方向的位置的测量组件；所述测量组件包括支座和对刀传感器；所述支座固定在所述移动平台上，所述对刀传感器设置在所述支座的上端；所述对刀传感器包括X向对刀面、Y向对刀面和Z向对刀面；
所述视觉检测装置包括图像采集装置，所述图像采集装置与所述主控模块连接；所述视觉检测装置还包括底座，所述底座上安装有用于驱动图像采集装置沿着Z向移动的升降组件和安装在升降组件上用于驱动图像采集装置沿着垂直于刀具轴向方向移动的水平移动组件。
2.如权利要求1所述的一种铣削刀具磨损在线检测装置，其特征在于：所述底座固定安装在所述移动平台上；所述底座上沿着高度方向安装有立柱，立柱内部中空，立柱中心沿着高度方向转动安装有升降丝杆，升降丝杆的两端安装在轴承上；升降丝杆的顶端安装有升降把手；升降外壳滑动组装在所述立柱上且升降外壳与啮合安装在升降丝杆上的升降螺母固定连接；
所述升降外壳还在垂直于刀具轴向方向延伸设置有水平柱，水平柱中心转动安装有平移丝杆，平移丝杆两端安装在轴承上，平移丝杆远离立柱一端安装有平移把手；平移外壳滑动组装在所述水平柱上且平移外壳与啮合安装在平移丝杆上的平移螺母固定连接；所述平移外壳底面安装所述图像采集装置。
3.如权利要求2所述的一种铣削刀具磨损在线检测装置，其特征在于：所述图像采集装置包括显微镜，以及位于所述显微镜上方相应位置的CCD摄像头；底座上安装有用于和移动平台相连接的电磁吸盘。
4.如权利要求1所述的一种铣削刀具磨损在线检测装置，其特征在于：所述对刀传感器装置还包括用于保护测量组件不受铣削屑破坏的磁力防护罩。
5.如权利要求1所述的一种铣削刀具磨损在线检测装置，其特征在于：所述声发射传感器检测刀具在铣削状态的声信号，并将声信号传递至信号调理模块；电流传感器检测刀具在铣削状态下机床的主轴电机与进给电机的电流信号，并将电流信号传递至信号调理模块；信号调理模块的输出端通过信号线与数据采集处理模块的输入端连接，信号调理模块将接收的声信号和电流信号同步进行幅值调整、模拟滤波及差分转换后输出；数据采集处理模块接收信号调理模块调节后的声信号和电流信号，并根据声信号和电流信号判断刀具磨损的状态，并把状态信息通过串口发送给主控模块。
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