CN2652588Y - 数控机床半智能寻位加工用的寻位器 - Google Patents

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张仙珍
曾宪森
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Abstract

本实用新型涉及一种数控机床加工机械零件用的寻位器。数控机床半智能寻位加工用的寻位器，其特征是它由固定端、过渡圆柱和寻位端组成，固定端位于寻位器的上端部，固定端为圆锥形，其锥度与数控机床主轴孔的莫氏锥度相适应或与数控机床主轴过度套的莫氏锥度相适应；寻位端位于寻位器的下端部，寻位端具有圆锥形结构，固定端与寻位端之间为过渡圆柱；固定端锥面、寻位端锥面和外圆表面三者同轴。本实用新型结构极简单，其上端为可固定在机床的主轴上的圆锥形，上面小下面大，使寻位器固定在机床主轴上；其下端为寻位端，寻位端具有圆锥形结构，圆锥形结构是为了检测工件的特征表面的位置坐标，以便获得工件特征表面的位置。

Description

数控机床半智能寻位加工用的寻位器
技术领域
本实用新型涉及一种数控机床加工机械零件用的寻位器。
背景技术
“寻位”是通过仿人智能的途径主动找寻和确定工件的实际位置与姿态。“寻位-加工”模式的运作过程是，先主动获取工件实际状态信息，然后根据工件实际状态实时生成刀具运动路径和轨迹，最后控制机床主运动和辅助运动从而加工出合格零件。
基本思想是：工件在加工前不需在机床上定位，只需随机地(或通过垫板)固定即可。加工开始时先由工件扫描系统获取工件轮廓表面信息；然后以模式识别和寻位计算等手段求得工件的真实状态，并以此得到加工机床坐标系与工件设计坐标系之间的实际关系；最后根据这些实际信息，自适应地生成刀具轨迹和机床运动控制指令，便可加工出符合要求的零件。这种方法具有很多优点，实现了无夹具制造。
“智能寻位加工”的利是免除了大量夹具制造的费用和较长的制造时间；但是“智能寻位加工”必须具备如下条件：
工件寻位工作站：工件寻位工作站必须配备工件信息获取机(装有2台CCD摄像机，成一定角度对准被寻位工件)和寻位计算机系统(1台PentiumII计算机和若干外围设备)。“智能寻位加工”其寻位设备复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单的数控机床半智能寻位加工用的寻位器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：数控机床半智能寻位加工用的寻位器，其特征是它由固定端、过渡圆柱和寻位端组成，固定端位于寻位器的上端部，固定端为圆锥形，其锥度与数控机床主轴孔的莫氏锥度相适应或与数控机床主轴过度套的莫氏锥度相适应；寻位端位于寻位器的下端部，寻位端具有圆锥形结构，固定端与寻位端之间为过渡圆柱；固定端圆锥面、寻位端圆锥面和外圆表面三者具有同轴度要求。
所述的寻位器的寻位端为外圆锥形，两端圆锥面中间是一段圆柱表面过度，形成的寻位器为中间大、两端小，寻位端的锥度尺寸与被寻位的特征表面尺寸相适应。如图1所示。
所述的寻位器的寻位端外表面为圆柱形，圆柱形内为圆锥形空腔，其圆锥形空腔上面圆锥面小于下面圆锥面。如图2所示。
本实用新型采用上述结构，其结构极简单，其上端为可固定在机床的主轴孔(或过度套)的莫氏锥度的锥孔中，上面小下面大，固定牢靠；其下端为寻位端，寻位端具有圆锥形结构，与工件的特征表面尺寸相应，圆锥形结构是为了检测工件一定尺寸范围内的回转特征表面的中心位置，若寻位端是外圆锥，通过寻位检测以便获得工件特征孔的中心坐标位置；若寻位端是内圆锥，通过寻位检测以便获得工件特征圆柱凸台的中心坐标位置；寻位端的圆柱表面，通过寻位检测以便获得工件平面的方位与机床坐标系的夹角。当工件特征回转表面(圆柱孔或者圆柱凸台)的直径增大或减少，现有的寻位器不能适用时，可以相应改变寻位器上寻位端的内、外锥度尺寸，以适应工件特征回转表面的尺寸。但是，每一种寻位端的内、外锥度尺寸可以适用于工件回转表面的尺寸在一定的范围内。
寻位器直接安装在机床的主轴孔(或过度套)的莫氏锥孔内，移动机床主轴直接检测工件的特征表面(平面，外圆表面，内孔，外圆锥，内圆锥等)，记忆住此时机床主轴的位置，便可以获得工件特征表面的位置或方向，通过坐标计算便可以得到工件坐标系相对机床坐标系的平移和旋转角Φ，将其Φ值放在数控程序相应的语句中，从而控制机床运动，加工出合格的工件。(确定数控系统起刀点的位置，平移值便自动输入。)
附图说明
图1是本实用新型实施例1结构示意图
图2是本实用新型实施例2结构示意图
图3是实施例2的寻位器使用状态示意图
图4是实施例1的寻位器使用状态示意图
其中1-主轴、2-寻位器、3-工件、4-垫板、5-圆柱凸台、6-圆柱孔。
具体实施方式
实施例1：如图1、图4所示，
数控机床半智能寻位加工用的寻位器，它为一整体件，分为固定端、过渡圆柱和寻位端，固定端位于寻位器的上端部，固定端为圆锥形，其锥度与数控机床主轴孔的莫氏锥度相适应或与数控机床主轴过度套的莫氏锥度相适应；寻位端位于寻位器的下端部，寻位端具有圆锥形结构，固定端锥面、寻位端锥面和外圆表面三者具有同轴度要求。所述的寻位器的寻位端为外圆锥形，两端圆锥面中间是一段圆柱表面过度，形成的寻位器为中间大、两端小。
主要用于寻求工件上特征(外圆表面，内孔，外圆锥，内圆锥，平面等)的中心坐标或方向。
实施例2：如图2、图3所示，
数控机床半智能寻位加工用的寻位器，它为一整体件，分为固定端、过渡圆柱和寻位端，固定端位于寻位器的上端部，固定端为圆锥形，其锥度与数控机床主轴孔的莫氏锥度相适应或与数控机床主轴过度套的莫氏锥度相适应；寻位端位于寻位器的下端部，寻位端具有圆锥形结构，固定端与寻位端之间为过渡圆柱，固定端锥面、寻位端锥面和外圆表面三者具有同轴度要求。所述的寻位器的寻位端为圆柱形，圆柱形内为圆锥形空腔，其圆锥形空腔上面圆锥面小于下面圆锥面。
主要用于寻求工件上特征圆柱凸台的中心坐标。
数控机床半智能寻位加工的方法，按如下具体步骤进行：
试验样件：齿轮泵盖，如图2、图3所示。
将事先为工件加工而编制的数控程序输入到数控机床系统中。
1)先将工件毛坯大平面任意(或通过垫板)放在机床工作台上，用压板、T型槽螺钉(或磁力吸盘吸紧)将工件固定在工作台上。
2)将带内锥的寻位器套在机床主轴1上，点动工作台，使寻位器2的内锥正确地套在工件3第一个圆柱凸台5上，并由数控系统记下其坐标值(X1，Y1)。抬高锥套使其从凸台5拔出。如图3所示。
3)再点动工作台，使寻位器内锥套正确地套在第二个圆柱凸台5上，同样记下其坐标值(X2，Y2)。
4)计算两凸台中心连线O1O2与机床坐标X方向的夹角Φ，该Φ角就是工件坐标系相对机床坐标系的坐标旋转角。当数控机床的功能较强大时，通常Φ角的计算和输入可以通过编程由数控系统计算和完成。
蜡模试验：如图3所示，
点动工作台对毛坯上的第一个凸台进行寻位。得到第一个凸台中心坐标，
       X1＝-25.416       Y1＝-48.584
同样，对工件第二个凸台进行寻位，得到第二个凸台中心的坐标，
       X2＝-73.544       Y2＝-83.364
       ΔX＝X2-X1＝-48.128
       ΔY＝Y2-Y1＝-34.76
       Φ＝arc tg[(X2-X1)/(Y2-Y1))＝35.854(度)
5)将主轴退回起刀点，按动“循环动作”按扭，机床即可按事先编制好的程序运行：加工上平面→加工下平面→加工第一凸台外圆→加工第二凸台外圆→加工上腰圆侧面→加工下腰圆侧面→加工两个凸台上的中心孔→加工六个螺钉孔→加工两个销钉孔。
6)将压板松开，取下工件，将工件翻转180度放在垫板上并一起固定在机床工作台上，将主轴对好起刀点，开动机床，工件按事先编制好的程序，将工件的大平面加工完毕。
检测已经加工完成的零件，各项技术指标合格，因为技术精度仅取决于数控机床的精度。
它综合了传统夹具的定位加工和先进的智能寻位加工的优点，既免除了智能寻位加工的昂贵设备费用和复杂的软件技术难关；也避开了定位加工中大量专用夹具设计、制造的高昂费用、较长的夹具生产周期和夹具难于实现柔性化的瓶颈。“半智能寻位加工”只需开发简单的寻位器，便可实现工件的“半智能寻位加工”，在我国当前的技术水平条件下，对一般高精度零件的加工是一条可行之路，也是一条经济之路。

Claims (3)

1、数控机床半智能寻位加工用的寻位器，  其特征是它由固定端、过渡圆柱和寻位端组成，固定端位于寻位器的上端部，固定端为圆锥形，其锥度与数控机床主轴孔的莫氏锥度相适应或与数控机床主轴过度套的莫氏锥度相适应；寻位端位于寻位器的下端部，寻位端具有圆锥形结构，固定端与寻位端之间为过渡圆柱；固定端锥面、寻位端锥面和外圆表面三者同轴。
2、根据权利要求1所述的数控机床半智能寻位加工用的寻位器，其特征是所述的寻位器的寻位端为外圆锥形，两端圆锥面中间是一段圆柱表面过度，形成的寻位器为中间大、两端小，寻位端的锥度尺寸与被寻位的特征表面尺寸相适应。
3、根据权利要求1所述的数控机床半智能寻位加工用的寻位器，其特征是所述的寻位器的寻位端为圆柱形，圆柱形内为圆锥形空腔，其圆锥形空腔上面圆锥面小于下面圆锥面。
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