一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法
【专利摘要】一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，旨在克服现有技术中的数控机床的对刀精度不高的缺点，提供了一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，包括以下步骤：A．测量对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的X、Y、Z坐标；B．将刀具安装在数控机床的加工主轴上；C．将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标；D．将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，计算出刀尖切削刃的实际回转半径；E．数控机床系统根据刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和刀尖切削刃的实际回转半径确定该刀具实际加工的参数。本发明提高了对刀的精度，适用于数控机床对刀的环境。
【专利说明】一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控机床的对刀方法，尤其涉及一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法。
【背景技术】
[0002]数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。现在的数控机床的X、Y、Z运动精度非常精准，虽然有了高精度机床，但加工精度不一定高，这是因为刀具方面的误差会导致精度下降，如:刀具直径误差、刀具夹头误差、人为装夹刀具误差、主轴本身偏心误差等。要想保证加工精度，必须消除以上这些误差，为了使加工更加精确，在编程时需要将这些误差参数输入到控制系统进行误差补偿，而这些误差参数是通过对刀仪对刀获得的，数控加工领域对于对刀仪的需求量非常大，每年几百亿元。在零件加工前需要完成对刀的工序，常见的对刀方法有:①人工靠技能用简单的量具和钢棒对刀，速度慢、精度差、需要非常精心和技能。②通过Z轴刀具长度对刀仪器对刀，只能快速补偿刀具长度误差，没有直径误差补偿功能。③测量头感知部位为圆柱形的对刀仪，加工制造成本高，价格非常昂贵，而且在对刀过程中刀尖与对刀仪表面为线接触，为了保证测量精度，对刀仪的表面必须保证绝对水平或垂直，这就增加了对刀仪的安装难度，所以现有的感知部位为圆柱形的对刀仪的精度也不高。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术中的数控机床的对刀的精度不高的缺点，提供了一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法。
[0004]本发明实现发明目的采用的技术方案是:一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，该方法是通过对刀测量头与刀具接触获得刀尖切削刃的机床坐标及实际回转半径实现的，所述的对刀测量头的感知部位为球形触头，包括以下步骤:
A.将对刀测量头安装在数控机床的工作台上，对刀测量头和数控机床的系统信号连接，通过安装在主轴上的测量头测得对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的X、Y、Z坐标，并将该X、Y、Z坐标值存储在数控机床系统中；
B.将刀具安装在数控机床的加工主轴上；
C.将步骤B所述的数控机床的加工主轴上的刀具按数控机床的加工主轴的Z方向最高精度进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的刀尖切削刃Z坐标的数值时，根据此时记录的加工主轴沿Z轴移动的距离、步骤A所述的对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的Z坐标和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标；
D.将刀具相对数控机床沿数控机床的X或Y方向移动，再沿数控机床的加工主轴的Z方向移动至与步骤A所述的球形触头中心的Z坐标对应的位置，旋转刀具并将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标时，根据此时记录的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标和步骤A所述的球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标，计算出刀尖切削刃的实际回转半径；
E.数控机床系统根据步骤C获得的刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和步骤D获得的刀尖切削刃的实际回转半径，对数控机床系统里的刀具参数进行修正，确定该刀具实际加工的参数。
[0005]本发明的有益效果是:采用本方法对刀时，刀尖切削刃与对刀测量头的球形触头是点接触，和传统的感知部位为圆柱形的对刀仪相比，不仅降低了制造成本和对刀仪的安装要求，还提高了测量精度，可见，本方法具有安装或更换方便、便捷、易操作、精度高、防撞功能强等优点。
[0006]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0008]如附图1所示，本实施例的一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，该方法是通过对刀测量头与刀具接触获得刀尖切削刃的机床坐标及实际回转半径实现的，所述的对刀测量头的感知部位为球形触头，包括以下步骤:
A.将对刀测量头安装在数控机床的工作台上，对刀测量头和数控机床的系统信号连接，通过安装在主轴上的测量头测得对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的X、Y、Z坐标，并将该X、Y、Z坐标值存储在数控机床系统中，为了更好的进行测量，本实施例优选的测量头的球形触头为三坐标红宝石探针，具有耐磨、硬度高、精度高等优点，安装时将对刀测量头以倾斜的方式安装在数控机床的工作台上；
B.将刀具安装在数控机床的加工主轴上；
C.将步骤B所述的数控机床的加工主轴上的刀具按数控机床的加工主轴的Z方向最高精度进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向最高精度进给，为了提高测量的效率，可先将刀具分别按数控机床的加工主轴不同精度的Z方向进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向不同精度进给，逐步缩小误差范围，进给精度逐渐缩小至最高精度，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的刀尖切削刃Z坐标的数值时，根据此时记录的加工主轴沿Z轴移动的距离、步骤A所述的对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的Z坐标和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标，将步骤A所述的球形触头中心在数控机床上的Z坐标值和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标值相减，得到球形触头中心与加工主轴的相对高度，再将该相对高度减去加工主轴沿Z轴移动的距离即可得到实际加工过程中刀具的刀尖切削刃相对于加工主轴的高度，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标；
D.将刀具相对数控机床沿数控机床的X或Y方向移动，再沿数控机床的加工主轴的Z方向移动至与步骤A所述的球形触头中心的Z坐标对应的位置，旋转刀具并将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向最高精度进给，为了提高测量的效率，可先将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向不同精度进给，逐步缩小误差范围，进给精度逐渐缩小至最高精度，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标时，根据此时记录的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标和步骤A所述的球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标,将加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标值和步骤A所述的球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标值相减，再考虑球形触头的半径，计算出刀尖切削刃的实际回转半径；
E.数控机床系统根据步骤C获得的刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和步骤D获得的刀尖切削刃的实际回转半径，对数控机床系统里的刀具参数进行修正，确定该刀具实际加工的参数。
[0009]通过以上方法进行对刀，刀尖切削刃与对刀测量头的球形触头是点接触，刀尖切削刃可与球形触头多方位接触，测量方便。本方法对于对刀测量头的安装精度要求不高，安装或更换方便，具有便捷、易操作、精度高等优点。客户可以根据加工精度选择每完成一个加工步骤就进行对刀，或完成几个加工步骤再进行对刀，对刀完成后，客户加工零件时，数控机床系统根据刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和刀尖切削刃的实际回转半径，确定该刀具实际加工的参数，保障加工产品精度。
[0010]该对刀测量头还具有断刀、刀具磨损感知功能,如果前后两次获取的刀具的坐标出现偏差，说明可能出现了断刀，可启动后续的断刀保护程序，如停止加工、报警提醒换刀
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【权利要求】
1.一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，该方法是通过对刀测量头与刀具接触获得刀尖切削刃的机床坐标及实际回转半径实现的，其特征在于，所述的对刀测量头的感知部位为球形触头，包括以下步骤: A.将对刀测量头安装在数控机床的工作台上，对刀测量头和数控机床的系统信号连接，通过安装在主轴上的测量头测得对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的X、Y、Z坐标，并将该X、Y、Z坐标值存储在数控机床系统中； B.将刀具安装在数控机床的加工主轴上； C.将步骤B所述的数控机床的加工主轴上的刀具按数控机床的加工主轴的Z方向最高精度进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的刀尖切削刃Z坐标的数值时，根据此时记录的加工主轴沿Z轴移动的距离、步骤A所述的对刀测量头的球形触头中心在数控机床上的Z坐标和已知的加工主轴在数控机床上的Z坐标，计算出刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标； D.将刀具相对数控机床沿数控机床的X或Y方向移动，再沿数控机床的加工主轴的Z方向移动至与步骤A所述的球形触头中心的Z坐标对应的位置，旋转刀具并将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向最高精度进给，将主轴上的刀具刀尖切削刃与球形触头最高点碰撞接触，当获得两次以上相同的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标时，根据此时记录的加工主轴中心线在数控机床上的X或Y坐标和步骤A所述的球形触头中心在数控机床上的X或Y坐标，计算出刀尖切削刃的实际回转半径； E.数控机床系统根据步骤C获得的刀尖切削刃在数控机床上的Z坐标和步骤D获得的刀尖切削刃的实际回转半径，对数控机床系统里的刀具参数进行修正，确定该刀具实际加工的参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，其特征在于，所述的步骤C还包括，先将刀具按数控机床的加工主轴不同精度的Z方向进给，刀具相对数控机床按数控机床的X、Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于对刀测量头的感知部位为球形触头的数控机床对刀方法，其特征在于，所述的步骤D还包括，先将刀具相对数控机床按数控机床的X或Y方向不同精度进给，进给精度逐渐缩小至最高精度。
【文档编号】B23Q15/22GK103707132SQ201310649934
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】孟宪章 申请人:孟宪章