TWI457194B - 數控機床刀具補償系統及方法 - Google Patents

Description

數控機床刀具補償系統及方法

本發明係關於一種數控機床，尤指一種數控機床刀具補償系統及方法。

傳統的數控機床採用單一主軸上的單一刀具對工件進行加工，其刀具補償系統也只針對單一刀具進行補償。隨著科技的飛速發展，數控機床朝著高性能、高精度、高速度的方向邁進，多主軸數控機床應運而生。利用多主軸數控機床進行批量生產，極大地提高了產能。然而，長時間的加工使得多主軸數控機床的多個刀具磨損不一致，但傳統數控機床中的刀具補償系統卻無法準確地對多個刀具的磨損進行一一補償，從而影響了多主軸數控機床的加工精度。

鑒於以上內容，有必要提供一種數控機床刀具補償系統，以提高多主軸數控機床的加工精度。

還有必要提供一種數控機床刀具補償方法，以對多主軸數控機床多個刀具的磨損進行補償。

一種數控機床刀具補償系統，包括至少一用於裝設刀具的主軸、至少一與該至少一主軸相對應的補償裝置、一控制系統及一與該 控制系統相連的對刀儀，該補償裝置包括一與該控制系統相連的致動元件、一設於該致動元件上的傳動元件及一設於該傳動組件上的調節平台，該調節平台用於支撐工件，該對刀儀用於測量主軸上刀具的長度，並將測量的刀具長度傳輸給該控制系統，該控制系統根據接收到的刀具長度值與其記錄的該刀具的長度值來計算出補償值，並根據該補償值來控制該致動元件工作，進而驅動該傳動元件運動，該傳動組件帶動該調節平台運動，以對該刀具的磨損進行補償。

一種數控機床刀具補償方法，包括以下步驟：一對刀儀測量一數控機床主軸上刀具的長度，並將測量的刀具長度傳輸給一控制系統；該控制系統根據接收到的刀具長度值與其記錄的該刀具的長度值來計算出補償值，並根據該補償值來控制一補償裝置運動，該補償裝置用於支撐一工件；及該補償裝置向刀具方向移動等於該補償值的一段距離，以完成對該刀具的磨損補償。

上述數控機床刀具補償系統及方法利用該控制系統控制多個補償裝置分別對多主軸數控機床的多個刀具的磨損進行一一補償，從而提高了多主軸數控機床的加工精度。

10‧‧‧機身

12‧‧‧主軸

16‧‧‧刀具

20‧‧‧工作平台

30‧‧‧補償裝置

31‧‧‧支撐平台

32‧‧‧致動元件

33‧‧‧傳動元件

35‧‧‧調節平台

36‧‧‧滑柱

40‧‧‧工件

50‧‧‧對刀儀

60‧‧‧控制系統

100‧‧‧數控機床

圖1係本發明數控機床刀具補償系統較佳實施方式的示意圖。

圖2係本發明數控機床刀具補償方法較佳實施方式的流程圖。

請參閱圖1，本發明數控機床刀具補償系統用於對一多主軸數控機床100上多個刀具16的磨損進行補償，其較佳實施方式包括一設置有四個主軸12的機身10、一工作平台20、四個設於該工作平台20上的補償裝置30、一對刀儀50及一控制系統60。其中，每一刀具16均設於一對應的主軸12上，該四個補償裝置30分別用於對四個刀具16的磨損進行補償。在本實施例中，該對刀儀50與該控制系統60相連，其可為接觸式對刀儀，也可為非接觸式對刀儀。在其他實施方式中，該主軸12、刀具16及補償裝置30的具體數目可根據實際情況進行調整。

每一補償裝置30均包括一設於該工作平台20上的支撐平台31、一設於該支撐平台31上且與該控制系統60相連的致動元件32、一設於該致動元件32上的傳動元件33、一設於該傳動元件33上的調節平台35及兩個與該支撐平台31相連並貫穿於該調節平台35的滑柱36。該調節平台35在該傳動元件33的帶動下可沿該兩滑柱36上下移動。該兩滑柱36對該調節平台35起水平定位的作用。其中，該致動元件32可為伺服馬達。

在本實施方式中，僅以一補償裝置30對一主軸12上的刀具16進行磨損補償為例來進行說明。在加工一工件40之前，先用該對刀儀50對刀具16進行對刀，以測量出該刀具16的實際長度L1，並將測量結果傳輸給該控制系統60。該控制系統60將接收到的長度值L1與系統記錄的該刀具16的長度值L2相比較，以計算出補償值L=L2-L1，並用該長度值L1取代該長度值L2，以更新系統記錄的該刀具16的長度值，再根據該補償值L來控制該致動元件32工作，進而驅動該傳動元件33運動，該傳動元件33帶動該調節平台35 運動，以完成對該刀具16的磨損補償。例如，當該對刀儀50測量出的該刀具16的實際長度L1=4.999cm，而系統記錄的該刀具16的長度值L2=5.000cm，則系統計算出的補償值L=L2-L1=5.000cm-4.999cm=0.001cm。此時，該控制系統60控制該致動元件32工作，進而驅動該傳動元件33向上移動0.001cm，該調節平台35在該傳動元件33的帶動下也向上移動0.001cm，即完成了該刀具16的磨損補償，再將該工件40放在該調節平台35進行加工，即可消除由刀具磨損而造成的加工誤差，從而提高該多主軸數控機床100的加工精度。

請繼續參考圖2，本發明一種數控機床刀具補償方法是透過該控制系統60控制該等補償裝置30分別對該多主軸數控機床100的四個主軸12上的四個刀具16進行磨損補償，其較佳實施方式包括以下步驟：

步驟S1，該對刀儀50對一刀具16進行對刀，以測量出該刀具16的實際長度L1，並將測量結果傳輸給該控制系統60。

步驟S2，該控制系統60將接收到的長度值L1與系統記錄的該刀具16的長度值L2相比較，以計算出補償值L=L2-L1，並用該長度值L1取代該長度值L2，以更新系統記錄的該刀具16的長度值，再根據該補償值L來控制一補償裝置30運動。

步驟S3，該補償裝置30向該刀具16方向移動等於該補償值L的一段距離，以完成對該刀具16的磨損補償。

上述數控機床刀具補償系統及方法利用該對刀儀50來測量每次加工前刀具的長度，並利用該控制系統60根據接收到的刀具長度值 來計算出補償值，以根據補償值來控制多個補償裝置30分別對多主軸數控機床100的多個刀具16的磨損進行一一補償，從而提高了多主軸數控機床100的加工精度。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧機身

12‧‧‧主軸

16‧‧‧刀具

20‧‧‧工作平台

30‧‧‧補償裝置

31‧‧‧支撐平台

32‧‧‧致動元件

33‧‧‧傳動元件

35‧‧‧調節平台

36‧‧‧滑柱

40‧‧‧工件

50‧‧‧對刀儀

60‧‧‧控制系統

100‧‧‧數控機床

Claims (7)

1. 一種數控機床刀具補償系統，包括至少兩用於裝設刀具的主軸、至少兩與該至少兩主軸相對應的補償裝置、一控制系統及一與該控制系統相連的對刀儀，其改良在於：每一補償裝置包括一與該控制系統相連的致動元件、一設於該致動元件上的傳動元件及一設於該傳動元件上的調節平台，該等調節平台用於支撐工件，該對刀儀用於測量每一主軸上刀具的長度，並將測量的刀具長度傳輸給該控制系統，該控制系統根據接收到的每一刀具的長度值與其記錄的每一刀具的長度值來計算出每一刀具的補償值，並根據該等補償值來控制對應的致動元件工作，進而驅動對應的傳動元件運動，每一傳動元件帶動一對應的調節平台運動，以分別對每一刀具的磨損進行補償。
2. 如專利申請範圍第1項所述之數控機床刀具補償系統，其中每一補償裝置還包括一支撐平台及兩滑柱，該等支撐平台設於數控機床的工作平台上，每一致動元件設於一對應的支撐平台上，每兩滑柱與一對應的支撐平台相連並貫穿於一對應的調節平台，以對該對應的調節平台起水平定位的作用，每一調節平台在對應的傳動元件的帶動下可沿該兩滑柱上下移動。
3. 如專利申請範圍第1項所述之數控機床刀具補償系統，其中該對刀儀為接觸式對刀儀或非接觸式對刀儀。
4. 如專利申請範圍第1項所述之數控機床刀具補償系統，其中該控制系統在計算出該等補償值後，將其接收到的每一刀具的長度值取代其記錄的每一刀具的長度值。
5. 一種數控機床刀具補償方法，包括以下步驟： 一對刀儀測量一數控機床的至少兩主軸上刀具的長度，並將測量的刀具長度傳輸給一控制系統；該控制系統根據接收到的每一刀具的長度值與其記錄的每一刀具的長度值來計算出每一刀具的補償值，並根據該等補償值來控制至少兩與該至少兩主軸相對應的補償裝置運動，每一補償裝置用於支撐一工件；及每一補償裝置向刀具方向移動等於一對應補償值的一段距離，以完成對每一刀具的磨損補償；其中每一補償裝置包括一與該控制系統相連的致動元件、一設於該致動元件上的傳動元件及一設於該傳動元件上的調節平台，該等調節平台用於支撐該工件，每一致動元件在該控制系統的控制下驅動一對應的傳動元件運動，每一傳動元件帶動一對應的調節平台向刀具方向移動，以對每一刀具的磨損進行補償。
6. 如專利申請範圍第5項所述之數控機床刀具補償方法，其中每一補償裝置還包括一支撐平台及兩滑柱，該等支撐平台設於該數控機床的工作平台上，每一致動元件設於一對應的支撐平台上，每兩滑柱與一對應的支撐平台相連並貫穿於一對應的調節平台，以對該對應的調節平台起水平定位的作用，每一調節平台在一對應的傳動元件的帶動下可沿該兩滑柱上下移動。
7. 如專利申請範圍第5項所述之數控機床刀具補償方法，其中該控制系統在計算出該補償值後，將其接收到的每一刀具的長度值取代其記錄的每一刀具的長度值。