[發明專利]微小車床對刀裝置及方法

有效

• 申請號: 201210176834.9
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102699359A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 于化東;于占江;許金凱;張留新;李曉舟;李一全;丁戧;王曉冶
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B23B25/06
• 分類號: B23B25/06
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明屬于機械自動化技術領域，具體涉及一種微小車床對刀裝置及方法。

背景技術

在高精度加工的過程中，對刀精度直接影響工件的面形加工精度。由于目前待加工的工件尺寸越來越小，對車床的對刀精度越來越高，現有技術中常用的加工方式主要有普通車床和數控車床，而這兩種方式中常用的對刀方法有試切法和自動對刀儀對刀。在高精度加工的過程中，如果采用傳統的試切法，無論是X方向對刀還是Z方向對刀，在試車后，工件都會發生塑性變形，而且試車車削量越大，變形越大。使用自動對刀儀對刀時，其傳感器的精度直接影響自動對刀儀的精度，要滿足對刀的高精度要求，僅傳感器的成本就很高。實際中所能得到的測量精度不完全取決于所配套數控系統的分辨率，還和機床傳動系統誤差、對刀棒的幾何形狀、加工精度以及裝配質量等因素有關。所以，要將自動對刀儀達到高精度的效果，難度很高。

在對刀的過程中，普通車床和數控車床中只在X和Z方向對刀，Y方向靠安裝刀具時手動調節刀尖的高度，來保證Y方向的要求。在安裝刀具時，盡量使刀具進給方向經過工件回轉中心。試著對工件端面進行車削，觀察端面是否平整。若端面存有明顯的突起，需要調整刀具的高度即刀具在Y方向的位置。而在高精密加過的過程中，存在以下問題：首先，難以通過肉眼觀察車削后的端面是否平整，來確定刀具的調節量。其次，即使用放大鏡能觀察到被車端面是否平整，但手動調節難以保證很小的刀具調節量。最后，由于存在塑性變形，僅憑端面是否平整難以確定刀尖進給方向是否經過回轉中心。

在微小車床加工系統中，刀尖進給方向即刀具所在X方向，必須經過工件的回轉中心。否則，刀具沿X方向進給量與工件半徑實際切削量會不一致,將難以保證小型工件的形狀精度。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種微小車床對刀裝置及方法。本發明不對工件進行車削，即不需要刀尖與工件的實際接觸，通過圖像處理技術，保證各個方向的要求即微小車床中各個方向的對刀。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

微小車床對刀裝置，該裝置包括：機床卡盤、刀架、刀具和導軌，該裝置還包括：第一CCD相機、反射鏡、第一光源、第二CCD相機、第二光源和外部計算機；待加工的工件裝卡在機床卡盤上，刀具固定在刀架上；外部計算機控制機床卡盤和刀架沿導軌進行相對運動；反射鏡位于待加工的工件端面的正下方，第一光源發射出的光線經由反射鏡反射至第一CCD相機中；第二光源發射出的光線照在待加工的工件的端面，經反射后由第二CCD相機接收；第一CCD相機和第二CCD相機采集到的圖像傳輸到外部計算機上。

微小車床對刀方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：將第一CCD相機獲得圖像的水平和豎直方向的像素以及第二CCD相機獲得圖像的水平和豎直方向的像素都進行標定，把兩個CCD相機采集到的具有水平和垂直方向實際距離的圖像實時傳輸到外部計算機上；

步驟二：通過外部計算機監控并調節刀具，使其靠近工件端面；通過圖像處理技術和編制的相應軟件，圖像上即可顯示刀尖與工件端面回轉中心的距離；

步驟三:根據得到的刀尖與工件端面回轉中心的距離，手動調節工件和刀具間的距離或者利用計算機輸出相應信號控制刀具與工件的相對運動，實現微小機床的高精度對刀。

本發明的有益效果是：本發明實現了微小車床三維空間上的高精度對刀。不需要刀尖與工件實際的接觸，利用圖像測量技術實現對刀間隙的自動檢測，避免了試切時，刀具與工件接觸引起變形造成的誤差，且能實現對刀間隙的實時測量。其中，CCD相機的應用，代替了人眼，提高了對刀精度的穩定性，降低了對刀的難度且能對加工過程進行更好的監測。本發明適用于任何類型微小車床的對刀，例如微小型縱切車床的對刀，也適用于普通車床和數控車床。

附圖說明

圖1本發明微小車床對刀裝置的結構示意圖。

圖2本發明微小車床對刀裝置中反射鏡光路圖。

圖3本發明微小車床對刀方法Z向間隙檢測流程圖。

圖4本發明微小車床對刀方法X和Y向間隙檢測流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。