[发明专利]刀具棒料直径变化监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密刀具加工设备领域，特别涉及一种刀具棒料直径变化监控系统及方法。

背景技术

刀具（Cutting Tool）作为接触式加工中不可缺少的精密工具，其自身精度对于零件的加工精度可产生直接影响。精密刀具的加工，通常是在由X轴、Y轴、Z轴（沿对应坐标轴方向的平移轴）和B轴、C轴（精密旋转轴）所组成的五轴联动磨床上进行的，其中X轴、Y轴构成水平面垂直二维运动平台，Z轴垂直于该水平面，B轴固定在Z轴上，带有砂轮的主轴固定在B轴下方的输出端。而制作精密刀具的毛胚料，则是通过无心磨床或外圆磨床加工而成的、包括各种直径规格的精密研磨棒料，在这些刀具棒料中存在着直径公差分布不均匀甚至部分超差的现象。

在相关技术中，为避免由于夹持不准确而影响刀具的加工精度，需要根据棒料的实际尺寸预先选定相应规格的工装夹具。然而在工装夹具已经确定的情况下，如果棒料存在局部超差，就会在进给至超差区域时被工装夹具卡死，这不仅会造成棒料报废和砂轮磨损，而且会导致驱动电机的过载甚至是烧毁。

为避免上述情况发生，相关技术还采用上料前预先检测棒料直径是否超差的方法，然而这种方法仍存在以下问题：其一，该方法只能抽检，因此无法检查出所有的超差区域；其二，检测工序繁琐，增加时间、人工成本；其三，在预检过程中有可能造成棒料损伤甚至报废。

发明内容

针对现有刀具加工装置容易在棒料进给过程中由于局部超差而被工装夹具卡死所导致的设备损耗严重、工序繁琐、废品率高的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种配合现有设备使用的、能够实时监测棒料直径变化并在检测到超差时中止进给的刀具棒料直径变化监控系统及方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种刀具棒料直径变化监控系统，其特征在于，包括测头、判定模块、报警器，所述测头由底座，以及对称安装在底座上的信号发生器、信号接收器组成，刀具棒料在底座上方沿进给方向穿过信号发生器、信号接收器之间的区域，所述判定模块用于计算棒料的直径偏差，其与控制棒料进给的数控系统通过电路连接，所述判定模块的输入端口连接信号接收器，其输出端口连接所述报警器。

作为上述技术方案的优选，所述判定模块的输入端口与接收感应器通过网线连接。

作为上述技术方案的优选，在沿棒料的进给方向上，所述测头位于机床中的精密旋转轴和工装夹具之间。

作为上述技术方案的优选，所述判定模块与控制棒料进给的数控系统安装在计算机中。

本发明还提供一种刀具棒料直径变化监控方法，其特征在于，含有以下步骤：

Q1：将测头安装在机床中的精密旋转轴和工装夹具之间，将判定模块安装在计算机中，其与用于控制棒料进给的数控系统以电路连接；

Q2：调整棒料的位置，使其位于测头的信号发生器、信号接收器之间；

Q3：进给棒料，使其陆续通过测头的测量区域，然后将测量结果传输至判定模块；

Q4：判定模块根据所接收的测量结果计算出棒料直径的实际值n；

Q5：判定模块调用加工图形文件，计算实际值n与理论值n'的差值Δn，然后对Δn值作出判断，当Δn值被判定为未超差时，判定模块不发出任何指令，数控系统控制棒料继续进给。

作为上述使用方法的优选，在所述步骤Q5中，还含有以下步骤：

Q6：当Δn值被判定为超差时，判定模块向数控系统发出中止进给指令，同时开启报警器，数控系统中止棒料进给。

作为上述使用方法的优选，在所述步骤Q3中，还含有以下步骤：

Q7：信号发生器向信号接收器发射光信号，所述光信号在垂直于水平面方向上的覆盖长度L大于棒料的直径；

Q8：所述光信号部分被刀具棒料遮挡住，其余的光信号分成上、下两部分被信号接收器接收；

Q9：信号接收器分别读取上、下两部分光信号在垂直于水平面方向上的覆盖长度L1、L2，然后将L1、L2数值传输至判定模块。

作为上述使用方法的优选，在所述步骤Q4中，还含有以下步骤：

Q10：判定模块根据所测得的L1、L2数值，计算出棒料直径的实际值n=L-L1-L2。