[發(fā)明專利]一種用于精密機(jī)床的在線檢測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610168149.6
• 申請日: 2006-12-18
• 公開（公告）號: CN101204783A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李維謙
• 申請（專利權(quán)）人: 天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司
• 主分類號: B23Q15/12
• 分類號: B23Q15/12;B23Q17/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 夏晏平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測控制領(lǐng)域，尤其是對機(jī)械加工中的精密機(jī)床的檢測控制。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的檢測手段分為離線檢測和在位檢測，都是在機(jī)床停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的，是一種靜態(tài)檢測方法，如果工件檢測不合格，就會(huì)造成因重新裝夾、重新對刀造成的誤差。離線檢測、在位檢測由于檢測環(huán)境的差異對檢測結(jié)果也有很大影響。在現(xiàn)行的JVC全自動(dòng)視頻測量儀，只能作為靜態(tài)檢測，或獨(dú)立系統(tǒng)的檢測。由于機(jī)床幾何誤差造成對加工精度產(chǎn)生的影響；機(jī)床長期工作時(shí)主軸熱變形產(chǎn)生的誤差；加工零件在加工過程中自身變形的影響；夾具的安裝誤差；夾具安裝時(shí)對零件的卡壓變形；夾具自身的誤差；加工刀具在長期使用后由于磨損造成的誤差。這對獨(dú)立檢測系統(tǒng)，均不能進(jìn)行誤差補(bǔ)償，在很大程度上限制了精密加工的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供一種不僅能在加工過程中實(shí)施在線檢測，而且能與控制系統(tǒng)構(gòu)成工件的誤差補(bǔ)償?shù)木軝C(jī)床在線檢測系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案為：在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)支架和立柱上裝有多個(gè)視頻測量頭、長度計(jì)、溫度傳感器，將跟蹤測到的相應(yīng)的加工工況信息分別傳遞到控制系統(tǒng)可編程計(jì)算機(jī)工業(yè)控制器上，經(jīng)控制系統(tǒng)處理后解碼出相應(yīng)的信號，分別控制橫向伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、縱向伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和主軸伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，橫向伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、縱向伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和主軸伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊啟動(dòng)橫向伺服電動(dòng)機(jī)、縱向伺服電動(dòng)機(jī)和主軸伺服電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)和加工參數(shù)。

在運(yùn)動(dòng)支架的不同角度設(shè)置有多個(gè)視頻測量頭，在運(yùn)動(dòng)支架上設(shè)有平面跳動(dòng)長度計(jì)，在立柱上設(shè)有徑向跳動(dòng)長度計(jì)。

本發(fā)明充分利用顯微數(shù)碼攝像技術(shù)及直線傳感技術(shù)，采用顯微數(shù)碼攝像頭進(jìn)行動(dòng)態(tài)加工跟蹤，在刻度顯示器上隨時(shí)反映進(jìn)給量、加工尺寸、刀具工況，通過工件各點(diǎn)位置與顯微數(shù)碼攝像頭得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比處理，可在刻度顯示器上隨時(shí)反映出工件的在線形狀位置精度、表面粗糙度。顯微數(shù)碼攝像技術(shù)是精密加工與超精密加工中在線檢驗(yàn)最有效的手段，因控制系統(tǒng)采用可編程計(jì)算機(jī)工業(yè)控制器，將檢測到的信號通過比較放大，輸出至終端控制微進(jìn)機(jī)構(gòu)、主軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；調(diào)節(jié)進(jìn)給量、電機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到工件表面的形狀位置精度、粗糙度的誤差補(bǔ)償。在精密加工與超精密加工中，隨時(shí)監(jiān)測機(jī)床的運(yùn)行狀況，并及時(shí)調(diào)節(jié)工況參數(shù)，進(jìn)行工況補(bǔ)償。溫度變化源主要反映在環(huán)境溫度變化，機(jī)床摩擦熱引起的溫度變化，機(jī)床摩擦熱源通常出現(xiàn)在軸承摩擦幅、導(dǎo)軌摩擦幅、絲杠摩擦幅、刀具與工件之間的摩擦幅(在精密加工與超精密加工機(jī)床中一般不采用齒輪傳動(dòng)鏈)。由溫度變化，引起支撐機(jī)床各部件、運(yùn)動(dòng)件材料伸縮，破壞機(jī)床正常工況。保證環(huán)境恒溫、各摩擦幅的恒溫。誤差補(bǔ)償，是最經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代最容易解決的手段。利用精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠的紅外熱輻射傳感器優(yōu)點(diǎn)，作為各點(diǎn)摩擦熱的熱輻射傳感器，將傳感器監(jiān)測到的信號輸入至控制系統(tǒng)，通過比較放大，輸出至終端，控制微進(jìn)機(jī)構(gòu)、主軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，調(diào)節(jié)進(jìn)給量、電機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到工件表面的精度、粗糙度的誤差補(bǔ)償。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在加工過程中實(shí)施檢測，隨時(shí)掌握工件的加工誤差值及其發(fā)展趨勢，輸入到控制系統(tǒng)然后控制微進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)償，達(dá)到精密加工和超精加工的目的。

本發(fā)明具有自動(dòng)化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便的有益效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于精密機(jī)床的在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖

圖2為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

具體實(shí)施方式

現(xiàn)通過下列實(shí)施例對本發(fā)明方案作進(jìn)一步說明。

如圖1-圖2所示：在進(jìn)給支架1運(yùn)動(dòng)的過程中，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)支架3一起移動(dòng)，設(shè)置在運(yùn)動(dòng)支架上的長度計(jì)5、視頻測量頭6同時(shí)對準(zhǔn)被加工點(diǎn)，跟蹤檢測加工工況，隨著被加工件9縱向尺寸的改變，升降油缸2由控制系統(tǒng)跟隨被加工點(diǎn)隨時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)升降距離，保證被測試點(diǎn)處于最佳狀態(tài)。滾珠絲杠4是為了減少磨擦力而設(shè)置的。運(yùn)動(dòng)支架上不同角度設(shè)置了三個(gè)視頻測量頭6，可在不同角度檢測到被加工件9的工況尺寸、粗糙度。設(shè)置在運(yùn)動(dòng)支架上的長度計(jì)5可檢測出工件9的平面跳動(dòng)，設(shè)置在立柱10上的長度計(jì)11是用來檢測工件9平面度與徑向跳動(dòng)。設(shè)置在動(dòng)平衡支架8上的在線動(dòng)平衡頭7可根據(jù)不同的工件9自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)平衡。對于控制系統(tǒng)，通過視頻測量頭、長度計(jì)、溫度傳感器檢測到的信號傳給控制系統(tǒng)，可編程計(jì)算機(jī)工業(yè)控制器經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，解碼出不同信號，分別傳遞給橫向伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、縱向伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、主軸伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)而啟動(dòng)橫向伺服電動(dòng)機(jī)、縱向伺服電動(dòng)機(jī)、主軸伺服電動(dòng)機(jī)，自動(dòng)調(diào)節(jié)加工參數(shù)，使被加工件處于最佳狀態(tài)。因是在加工過程中實(shí)施檢測，隨時(shí)掌握加工誤差值及發(fā)展趨勢，并進(jìn)行誤差補(bǔ)償控制。