[发明专利]加工中心换刀误差检测预警装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械加工技术领域的装置，具体是一种加工中心换刀误差检测预警装置。

背景技术

数控加工中心具有高精度、高柔性、高自动化的特点，广泛应用于箱体类零件及模具制造，以其具有自动换刀功能(ATC)而优于普通数控铣床。然而，加工中心在自动换刀时，冲杆螺栓的行程在冲击力及扭转力作用下会不断缩短，造成换刀误差，既使气缸压力及气缸活塞行程正常，也很难涨开刀具卡簧而卸下刀具。由于加工中心自动换刀时不能检测冲杆行程，更无法检测刀具卡簧是否完全涨开，而是依据PLC指令顺序工作，在刀具卡簧未完全涨开情况下强力卸下刀具会损毁刀库，甚至会损毁主轴，影响主轴精度。传统方法是用楔铁靠外力将刀具冲下，这种方法由于外力作用会影响主轴精度，长期操作会损毁刀具卡簧甚至整个主轴系统，造成不可挽回的经济损失。

加工中心主轴碟簧在长期频繁工作及巨大换刀冲击力作用下会产生变形甚至破裂，导致刀具卡簧不能夹紧刀具而出现掉刀故障，加工中心掉刀现象严重破坏工件精度，甚至使工件报废，而且还会损毁工作台及刀具。现有方法是拆开主轴箱检查主轴碟簧，此方法不但费时，而且装配不当会影响主轴精度。加工中心换刀误差检测及预警装置可有效避免由换刀误差造成的刀具不能正常装卸故障，可实时检测并预报加工中心换刀误差，并提出有效补偿策略。

由于加工中心换刀误差具有随机性和破坏性，且换刀冲力巨大，要求加工中心换刀误差检测及预警装置具有抗震性及实时性。现有技术是靠锁紧螺母锁紧冲杆螺栓。然而，加工中心换刀时由于换刀冲击力巨大，换刀瞬时冲击力与锁紧螺母锁紧力相抵消，冲杆螺栓处于瞬时自由状态。同时，由于冲杆螺栓与主轴存在同轴度误差，在换刀时产生扭转力。当冲杆螺栓处于瞬时自由状态时，扭转力会旋进冲杆螺栓从而缩短冲杆螺栓行程，造成换刀误差。因此，单靠锁紧螺母很难消除加工中心频繁换刀造成的换刀误差。对于加工中心掉刀故障目前尚无有效预防措施及保护装置。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201529915，记载了“一种立式钻铣加工中心的换刀机构”，该技术主要包括主轴、主轴箱、滑轨导块、滚珠丝杠、滚珠丝杠驱动电机和立柱，可实现稳定而快速换刀。中国专利文献号CN 2803607，记载了“一种加工中心刀库弹性刀托”，该技术包括刀托体、刀柄孔和导向坡口，可以补偿主轴或换刀机构与刀库定位误差，减少掉刀现象。

但是上述技术主要针对加工中心换刀机构的结构及相关部件进行改进，对加工中心换刀过程中由于冲击力及扭转力产生的换刀误差而导致的不拔刀及掉刀故障无法有效预报并提出可能的补偿策略。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种加工中心换刀误差检测预警装置，该装置不仅可以用来检测及预报数控加工中心的换刀误差，而且可以提供换刀误差补偿策略。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：预警系统、补偿系统、装刀制动开关、位移传感器、制动块、卸刀制动开关、磁性基座和连接杆，其中：磁性基座设置于加工中心换刀机构平台上，连接杆的一端与加工中心换刀机构冲杆相连接以传输加工中心换刀误差，另一端与位移传感器相连接以检测加工中心换刀误差并传输至位移传感器，位移传感器与磁性基座固定连接以传输加工中心换刀误差至预警系统，预警系统设置于磁性基座上并与装卸刀制动开关和补偿系统相连以传输加工中心换刀误差预警决策信息，装卸刀制动开关与磁性基座相连接以制动加工中心换刀机构，补偿系统与基座相连接以传输换刀误差补偿策略，制动块与连接杆固定连接并同时运动以触发装卸刀制动开关实现换刀误差硬制动。

所述的磁性基座包括：强力磁铁、挡磁板和基座箱，其中：强力磁铁由两块磁铁组成，挡磁板设置于磁铁之间并消除两磁铁之间磁性的相互干扰，基座箱内设置导槽以调节装卸刀制动开关的位置。

所述的位移传感器包括：磁环、导杆和位移检测变换装置，其中：磁环位于导杆外部并不相接触，位移检测变换装置与导杆固定连接以传递加工中心换刀误差。

所述的预警系统包括：预警指示灯、预警MCU和信号变送电路，其中：预警指示灯与磁性基座相连接以传输换刀误差预警信息，预警MCU接收位移传感器的换刀误差检测信息并作出预警决策，通过信号变送电路输出至装卸刀制动开关、补偿系统和预警指示灯。

所述的补偿系统包括：补偿MCU和显示屏，其中：补偿MCU根据预警MCU的决策作出补偿策略并通过显示屏显示。