[發明專利]一種基于直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置及方法

在審

• 申請號: 201611079539.6
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106736864A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 姜峰;張麗彬;郭必成
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,秦彥蘇

技術領域

本發明屬于機械設備領域，具體涉及一種基于直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置及方法。

背景技術

對刀過程是機械加工前必不可少的步驟，其消耗時間占加工周期的比例較大，對刀過程同時也是建立工件加工坐標系的過程，因此提高對刀的效率和精度將直接提高加工的效率和精度。

目前，常用的對刀方法有以下3種：(1)試切工件對刀；(2)標準對刀塊對刀；(3)自動對刀儀對刀。試切對刀或標準對刀塊對刀操作簡單，成本較低，但采用這兩種方式對刀，對刀精度依賴于操作經驗，導致對刀精度不高；同時刀具與接觸面為剛性接觸，存在損傷刀具的風險，且易在工件表面留下劃痕。自動對刀儀的原理是刀具與對刀儀接觸，并把壓力傳至高精度開關，對刀精度取決于力傳感器的精度，但其結構復雜，造價較高。

CN 105751006 A專利中所述的對刀方法是通過將帶接近開關的對刀裝置放置在工件上方，刀具快速移動到對刀面上方附近，當刀具進入小型接近開關的感應距離范圍時，降低刀具速率接近對刀面，當刀具接觸到對刀面時停止運動，確定對刀面位置。這種方法需要將單獨的對刀裝置手動放置到工件和刀具之間，對完刀后再將對刀裝置拿掉再對工件進行加工，對刀與加工不能連貫銜接且增加人工成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種基于直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：

一種基于直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置，包括底座，底座上設有支架和直線電機；支架上設有用于裝接工件的夾頭；直線電機的動子上裝接有擋板，擋板與夾頭相對應；還包括壓應變傳感器與控制器，壓應變傳感器與擋板相連接；控制器與直線電機及壓應變傳感器相連接；

通過控制器設定擋板與工件的接觸壓力限制范圍；通過直線電機帶動擋板執行對刀；通過壓應變傳感器實時檢測擋板受到的壓力值；通過控制器將壓力值與接觸壓力限制范圍相比較并以此調控直線電機前進或后退，直至壓力值落入接觸壓力限制范圍時對刀成功。

一實施例中：所述直線電機的定位精度為1μm或更佳。

一實施例中：所述壓應變傳感器的分辨率為0.1N或更佳。

一實施例中：所述直線電機帶動擋板向工件行進執行對刀的速度為0.1～0.2m/s。

一實施例中：所述直線電機做減速運動的加速度不小于10m/s²。

一實施例中：所述控制器為單片機或PLC。

一實施例中：所述支架上還設有驅動裝置，該驅動裝置傳動連接所述夾頭。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之二是：

一種利用上述直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置的對刀方法，包括：

1)在控制器中設定接觸壓力限制范圍；

2)將工件安裝在夾頭，工件的零點朝向擋板；直線電機帶動擋板向工件零點前進；

3)工件與擋板接觸后，壓應變傳感器將壓力值大于0的信號傳到控制器，控制器調控直線電機減速；

4)壓應變傳感器實時檢測擋板受到的壓力值；控制器將壓力值與接觸壓力限制范圍相比較并以此調控直線電機的運動；當壓力值大于接觸壓力限制范圍的最大值時，判斷為超過零點，控制器調控直線電機后退10步，然后重復進行壓力值與接觸壓力限制范圍最大值的比較，直至壓力值小于接觸壓力限制范圍的最大值時直線電機停止后退；然后進行壓力值與接觸壓力限制范圍最小值的比較，當壓力值小于接觸壓力限制范圍的最小值時，判斷為未到零點，直線電機前進1步，然后重復進行壓力值與接觸壓力限制范圍最小值的比較，直至壓力值大于接觸壓力限制范圍的最小值時直線電機停止前進；當壓力值落入接觸壓力限制范圍內，認為對刀成功。

一實施例中：所述接觸壓力限制范圍為0.1～0.5N。

本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點：

本發明的基于直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置及方法，采用直線電機作為對刀裝置的核心，直線電機可以快速地響應運動和停止命令，能夠以最高180m/min的速度快速進給，加速度達10個重力加速度，定位精度可達0.01微米，動態剛度高，且可調整最大推力，可根據需要設定推力閥值，利用直線電機的位置和阻力雙重反饋調整，可實現機床對工件的快速高精度對刀。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的基于直線電機位置和阻力反饋的快速對刀裝置示意圖。