[发明专利]砂轮随动式刀具棒料加工控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及精密刀具加工设备领域，特别涉及一种砂轮随动式刀具棒料加工控制系统。

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。

为保证所加工刀具的特征尺寸精度，五轴联动磨床上的砂轮与刀具棒料之间的相对距离必须严格控制。然而在相关技术中，砂轮在经过初始调整后即固定位置不变，当棒料存在局部超差时，其与砂轮的相对距离变化将导致所加工刀具的特征尺寸超差。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，然而这种方法会造成以下四方面的问题：其一，在预检过程中检查出局部超差的棒料只能报废处理，造成资源浪费；其二，超差区域被漏检的棒料在加工后具有超差的特征尺寸，仍然只能报废处理，造成更大的资源浪费；其三，检测工序繁琐，增加时间、人工成本；其四，在预检过程中有可能造成棒料损伤。

发明内容

针对现有刀具加工装置中砂轮只能按预先设定程序运动、不能即时调整其与刀具棒料的相对距离所导致的产品报废率高、工序繁琐、成本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、能够实时测量砂轮与棒料的间距变化并即时调整砂轮高度的砂轮随动式刀具棒料加工控制系统。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种砂轮随动式刀具棒料加工控制系统，其特征在于，包括测头、计算模块，所述测头包括光束发生器、接收感应器、安装座，其通过安装座安装在机床中垂直于水平面的平移轴上，与同样安装在该轴上的砂轮保持同步的轴向运动，所述计算模块用于计算砂轮与刀具棒料下刀点的距离偏差，以及对加工程序的补偿和修正，其与用于控制砂轮运动的数控系统通过电路连接，其通过输入端与接收感应器连接。

作为上述技术方案的优选，所述计算模块的输入端与接收感应器通过网线连接。

作为上述技术方案的优选，所述测头位于机床中用于夹持刀具棒料的精密旋转轴和砂轮之间。

作为上述技术方案的优选，所述测头位于刀具棒料上方，其所发出的测量光束照射在刀具棒料上。

作为上述技术方案的优选，所述计算模块与用于控制砂轮运动的数控系统安装在计算机中。

本发明还提供一种砂轮随动式刀具棒料加工控制系统的使用方法，其特征在于，含有以下步骤：

Q1：将测头安装在机床中沿垂直于水平面方向运动的平移轴上，以及用于夹持刀具棒料的精密旋转轴和砂轮之间，调整测头相对于刀具棒料的位置，使其所发出的测量光束可以照射在刀具棒料上；将计算模块安装在计算机中，与用于控制砂轮运动的数控系统电路连接；

Q2：打开光束发生器，持续发射测量光束；进给刀具棒料，使其陆续通过测量光束所在区域，测量光束在达到棒料表面后形成反射并由接收感应器接收，通过接收感应器读取砂轮与棒料下刀点之间距离的实际值h，然后发送至计算模块；

Q3：计算模块调用加工程序，查找出与实际值h相对应的理论值h'，计算出两者之间的差值Δh，然后将Δh值实时补偿至加工程序中，生成修正后的加工程序，再将修正程序输出至数控系统以替换原有程序；

Q4：数控系统控制砂轮按照修正后的加工程序进行加工。

本发明提供的砂轮随动式刀具棒料加工控制系统，其测头与砂轮保持同步运动，通过实时监控测量光束的长度以确定砂轮与棒料的间距变化情况，计算模块在获得测量数据后，对加工程序进行数据补偿，从而即时修正加工参数。该系统与现有设备配合使用，可在加工过程中对每个区域进行预先测量和实时差值补偿，使砂轮根据棒料的尺寸变化情况进行相应位移调整，从而严格控制其相对距离，因此能够提高刀具的特征尺寸精度和产品合格率，从而降低生产成本、提高资源的有效利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。