一种刀头检测装置及具有该刀头检测装置的数控机床的制作方法

本实用新型属于电子产品加工装备技术领域，尤其涉及一种刀头检测装置及具有该刀头检测装置的数控机床。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，人们在日常生活中也越来越注重娱乐生活，其中，通过使用电子设备寻找娱乐项目的方式越来越普遍，MP3、MP4、平板电脑、手机等移动终端的使用普及率则更高。而生产制造这些移动终端则必不可少地需要制造加工相应的电路主板，以实现这些移动终端的电子功能。

针对电路主板的制造加工，在完成基板上搭建相应的功能模块电路后，按客户设计要求的外形对基板进行切削加工，从而形成所需的功能完备的电路主板以装配生产各种移动终端。在加工制造电路主板的过程中，为了提高加工效率以及保证加工质量的一致性，因而普遍采用数控机床来切削加工电路主板。然而，在现有技术的切削加工过程中，由于切削刀具的刚度、强度的特殊属性，切削过程中刀具容易发生折断，而数控机床在自动控制切削加工过程中无法获知刀具情况，即使在刀具折断后依然进行后续切削程序，这样就导致了部分电路主板的板料在刀具折断后无法被切削，使得完成加工程序后加工出来的电路主板成为了废板，浪费板料成本。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种刀头检测装置及具有该刀头检测装置的数控机床，旨在解决现有技术中在对切屑加工电路主板板料过程中无法获知刀具使用情况而导致废板率高的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种刀头检测装置，包括：安装壳盘，安装壳盘用于固定连接在数控机床的刀座上，且安装壳盘随数控机床的刀座同步移动，安装壳盘设有刀座配合槽，数控机床的刀座插置在刀座配合槽中，且刀座的转动刀架可相对于刀座配合槽的槽壁上下移动，刀座配合槽的槽底设有刀具穿出通孔，刀座上的切削刀具穿过刀具穿出通孔；检测安装板，检测安装板装配在安装壳盘的底部上，检测安装板设有刀具通孔和检测组件安装槽，刀具通孔与刀具穿出通孔同轴设置，且检测组件安装槽与刀具通孔连通；检测组件，检测组件安装在检测组件安装槽上，检测组件的检测端与穿过刀具通孔的刀具相对设置，检测组件与数控机床的控制器电连接。

进一步地，检测安装板上还设有防堵气孔，防堵气孔与检测组件安装槽相连通，且防堵气孔的出气口与安装在检测组件安装槽的检测组件的检测端对应设置。

进一步地，刀头检测装置还包括切屑围刷，切屑围刷包括刷座和刷毛，刷毛安装在刷座上，刷座上设有通孔，刷座装配在检测安装板上，通孔与刀具通孔同轴设置，安装壳盘上还设有切屑抽送通道，检测安装板和安装壳盘的底部之间形成容屑空间，切屑抽送通道与该容屑空间相连通。

进一步地，刷座上还设有检测端避让缺口，安装在检测组件安装槽的检测组件的检测端与检测端避让缺口对应安装。

进一步地，刀头检测装置还包括固定脚架和U型固定片，固定脚架与U型固定片配合形成装配环，刷座的边缘嵌合在装配环上，固定脚架与U型固定片均固定连接于安装壳盘上以将刷座夹紧在安装壳盘上。

进一步地，固定脚架上设有定位缺口，刷座上还设有定位凸块，定位凸块卡合在定位缺口中。

进一步地，检测组件包括光发射器和光接收器，检测组件安装槽包括第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽与第二安装槽相对设置，光发射器安装在第一安装槽中，光接收器安装在第二安装槽中。

进一步地，刀头检测装置还包括第一紧定螺钉和第二紧定螺钉，检测安装板上还设有第一紧定螺纹孔和第二紧定螺纹孔，第一紧定螺钉连接在第一紧定螺纹孔中以紧定光发射器，第二紧定螺钉连接在第二紧定螺纹孔中以紧定光接收器。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种数控机床。该数控机床包括控制器、刀座和用于装夹切削刀具的转动刀架，转动刀架可转动装配在刀座上，控制器控制刀座运动，且控制器控制转动刀架可沿其轴线方向往复移动以及控制器控制转动刀架可绕其轴线转动，数控机床还包括前述的刀头检测装置，刀头检测装置的安装壳盘固定连接在刀座上，刀头检测装置的检测组件与控制器电连接。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：通过该刀头检测装置的检测组件对刀具进行检测，通过检测组件检测得知切削刀具在切削过程中是否有折断，这样工作人员可以及时对折断的切削刀具进行更换，然后再次启动数控机床对电路主板继续进行切削加工，如此，便能够及时防止料板被无效加工而出现废板，节省板料成本。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的刀头检测装置在装配工作状态下的俯视图；

图2是图1中拆卸了检测安装板、检测组件、切屑围刷、固定脚架和U型固定片之后的后视图；

图3是本实用新型第一实施例的刀头检测装置的检测安装板的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例的刀头检测装置的切屑围刷的结构示意图一；

图5是本实用新型第一实施例的刀头检测装置的切屑围刷的结构示意图二；

图6是本实用新型第一实施例的刀头检测装置的固定脚架和U型固定片的配合结构示意图；

图7是本实用新型第一实施例的刀头检测装置的固定脚架的主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的仰视图；

图10是本实用新型第一实施例的检测组件的结构示意图；

图11是本实用新型第二实施例的刀头检测装置的检测安装板的结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

10、安装壳盘；11、刀座配合槽；110、刀具穿出通孔；12、切屑抽送通道； 13、第一对应缺口；14、第二对应缺口；15、第一穿出孔；16、第二穿出孔； 20、检测安装板；21、刀具通孔；22、检测组件安装槽；221、第一安装槽；222、第二安装槽；23、防堵气孔；24、第一紧定螺纹孔；25、第二紧定螺纹孔；30、检测组件；31、光发射器；32、光接收器；41、刷座；411、通孔；412、检测端避让缺口；413、定位凸块；42、刷毛；51、固定脚架；510、定位缺口；511、第一装配槽；512、第二装配槽；513、第三装配槽；52、U型固定片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图3所示，本实用新型第一实施例的刀头检测装置包括安装壳盘 10、检测安装板20和检测组件30，安装壳盘10用于固定连接在数控机床的刀座(未图示)上，且安装壳盘10随数控机床的刀座同步移动，安装壳盘10设有刀座配合槽11，数控机床的刀座插置在刀座配合槽11中，且刀座的转动刀架(未图示)可相对于刀座配合槽11的槽壁上下移动，刀座配合槽11的槽底设有刀具穿出通孔110，刀座上的切削刀具(未图示)穿过刀具穿出通孔110，检测安装板20装配在安装壳盘10的底部上，检测安装板20设有刀具通孔21 和检测组件安装槽22，刀具通孔21与刀具穿出通孔110同轴设置，且检测组件安装槽22与刀具通孔21连通，检测组件30安装在检测组件安装槽22上，检测组件30的检测端与穿过刀具通孔21的刀具相对设置，检测组件30与数控机床的控制器(未图示)电连接。

应用该刀头检测装置对数控机床上的切削刀具进行检测，在对电路主板进行切削加工的过程中，切削刀具穿过刀具穿出通孔110后对电路主板进行切削加工，此时，通过该刀头检测装置的检测组件30对刀具进行检测，通过检测组件30检测得知切削刀具在切削过程中是否有折断。如果检测组件30检测到的切削刀具仍然完好，则检测组件30未向控制器发出信号，则控制器继续控制切削刀具对电路主板进行切削加工；如果检测组件30检测到切削刀具已经折断，则检测组件30向控制器发送检测到切削刀具折断的信号，控制器则根据此信号控制转动刀架停止转动并进行退刀操作(或者控制器控制发出切削刀具折断的警报声以提醒工作人员)，并且控制器记录下退刀操作点。这样工作人员可以及时对折断的切削刀具进行更换，然后再次启动数控机床对电路主板继续进行切削加工(由于控制器已经记录了退刀点，此时再次启动进行切削加工，控制器会自动以该退刀点作为再次加工的进给原点继续进行切削加工)，如此，便能够及时防止料板被无效加工而出现废板，节省板料成本。

在对该刀头检测装置进行装配的过程中，先将检测组件30相对于安装壳盘 10、检测安装板20放置完成，然后将检测安装板20装配固定在安装壳盘10 的底部上，然后将检测组件30安装在检测组件安装槽22中，即可完成刀头检测装置的装配。然后将刀头检测装置整体连接固定在数控机床的刀座上，并对检测组件30与控制器之间的连接线路连接完成，这样就能够在切削加工电路主板的过程中对切削刀具进行检测。

在第一实施例中，如图1和图2所示，该刀头检测装置的安装壳盘10采用分块组装式进行配合装配成型，即：首先加工完成安装壳盘10中与数控机床的刀座连接的外壳主体，然后加工完成安装壳盘10中用以形成刀座配合槽11的槽底板，且槽底板上开设刀具穿出通孔110，然后利用螺钉将槽底板连接固定在外壳主体上形成装配模块。如此装配完成之后，再在该装配模块上安装检测安装板20和检测组件30。

在对电路主板进行切削加工的过程中，切削加工产生的切屑会填充在检测组件安装槽22中，从而将检测组件30的检测端阻挡住而导致无法正常进行检测工作。为了能够始终保证检测工作正常进行，因此，检测安装板20上还设有防堵气孔23，如图3所示，防堵气孔23在图中以虚线示出，防堵气孔23与检测组件安装槽22相连通，且防堵气孔23的出气口与安装在检测组件安装槽22 的检测组件30的检测端对应设置。这样，在切削加工的过程中同时向防堵气孔23吹入压力气体，从而将切屑吹离检测组件30的检测端，防止检测端被切屑阻挡。

如图4和图5所示，第一实施例的刀头检测装置还包括切屑围刷，通过切屑围刷将切削加工产生的切屑包围住，使得切削加工产生的切屑不会飞扬在空气中而污染周边环境。切屑围刷包括刷座41和刷毛42，刷座41装配在检测安装板20上，刷毛42安装在刷座41上，利用刷毛42对切屑进行包围，刷座41 上设有通孔411，该通孔411与刀具通孔21同轴设置，在切削刀具进行切削加工过程中，切削刀具穿过该通孔411后对电路主板进行切削加工。安装壳盘10 上还设有切屑抽送通道12，检测安装板20和安装壳盘10的底部之间形成容屑空间，切屑抽送通道12与该容屑空间相连通。当切削加工产生切屑被刷毛42 包围住而无法飞出去，这些切屑则停留在容屑空间中，此时通过切屑抽送通道 12对容屑空间进行抽气，则切屑便随着气体流动从切屑抽送通道12中被抽离容屑空间，然后将切屑集中收集在专门的切屑容器中。

在第一实施例中，如图10所示，检测组件30包括光发射器31和光接收器 32。如图3所示，检测组件安装槽22包括第一安装槽221和第二安装槽222，第一安装槽221与第二安装槽222相对设置，相应地，安装壳盘10上设置了第一穿出孔15和第二穿出孔16，第一穿出孔15与第一安装槽221的穿孔端对应，第二穿出孔16余第二安装槽的穿孔端对应。在装配该刀头检测装置时，光发射器31由第一穿出孔15穿过后对应地从第一安装槽221的穿孔端的孔中穿过，然后，光发射器31安装在第一安装槽221中；光接收器32由第二穿出孔16 穿过后对应地从第二安装槽222的穿孔端的孔中穿过，然后，光接收器32安装在第二安装槽222中。此时，第一实施例中的防堵气孔23相应地设置有两个出气口，其中一个出气孔对应连通第一安装槽221以对应光发射器31的检测端进行吹气，另一个出气口对应连通第二安装槽222以对应光接收器32的检测端进行吹气。

具体地，如图3所示，刀头检测装置还包括第一紧定螺钉和第二紧定螺钉，检测安装板20上还设有第一紧定螺纹孔24和第二紧定螺纹孔25。第一紧定螺纹孔24设置在第一安装槽221的一侧，当第一紧定螺钉连接在第一紧定螺纹孔中时，第一紧定螺钉的螺钉头的边缘的一部分覆盖在光发射器31上，从而紧定光发射器31。同样地，第二紧定螺纹孔设置在第二安装槽222的一侧，当第二紧定螺钉连接在第二紧定螺纹孔中时，第二紧定螺钉的螺钉头的边缘的一部分覆盖在光接收器32上，从而紧定光接收器32。

如图4和图5所示，刷座41上还设有检测端避让缺口412，其中检测端避让缺口412为相对设置的两个。安装在检测组件安装槽22的检测组件30的检测端与检测端避让缺口412对应安装，即：当光发射器31安装完成在第一安装槽221之后，光发射器31的检测端与第一个检测端避让缺口412对应，当光接收器32安装完成在第二安装槽222之后，光接收器32的检测端与第二个检测端避让缺口412对应。如此，在对电路主板进行切削加工的过程中，利用防堵气孔23同时向光发射器31的检测端和光接收器32的检测端进行吹气时，同时通过切屑抽送通道12对容屑空间中的切屑进行抽送排出。这样，当防堵气孔 23向光发射器31和光接收器32的检测端吹气时，由于在刷座41上设置了检测端避让缺口412，因而压力气体将可能阻挡检测组件30的检测端的切屑沿检测端避让缺口412吹出而飞飘在容屑空间中，然后切屑被切屑抽送通道12的抽送气流携带而流出容屑空间。进一步地，在安装壳盘10的底部上，对应第一个检测端避让缺口412而设置了第一对应缺口13，对应第二个检测端避让缺口412 而设置了第二对应缺口14，这样，当防堵气孔23吹出气体时，切屑不仅能够沿着检测端避让缺口412被吹出，也能够沿着相应的第一对应缺口13和第二对应缺口14被吹出。

在装配完成检测安装板20和检测组件30之后，再将切屑围刷安装在检测安装板20上，并使得刷座41上的通孔411与刀具通孔21同轴设置。如图6 至图9所示，刀头检测装置还包括固定脚架51和U型固定片52，其中，固定脚架51上设有定位缺口510，刷座41上还设有定位凸块413，定位凸块413 卡合在定位缺口510中。固定脚架51与U型固定片52配合形成装配环，即U 型固定片52的两端分别嵌合在固定脚架51的第一装配槽511和第二装配槽512 中而形成装配环，刷座41的边缘嵌合在装配环上。将刷座41正确放置在检测安装板20上，然后将固定脚架51的定位缺口510卡合住定位凸块413，此时，刷座41上对应固定脚架51的边缘嵌合在固定脚架51的第三装配槽513上，如图5和图8所示，然后将U型固定片52的两端分别嵌合在固定脚架51的第一装配槽511和第二装配槽512中，如图6所示，再通过螺钉将固定脚架51连接固定在安装壳盘10上以及通过螺钉将U型固定片52连接固定在检测安装板20 上，从而将刷座41夹紧在安装壳盘10上。

如图11所示，其示出了本实用新型第二实施例的刀头检测装置中的安装壳盘的结构示意图。第二实施例与第一实施例相比较而言，第二实施例具有以下不同之处。在第二实施例中，安装壳盘10为一体成型制造而成的装配模块。除了以上不同之处外，其余结构均相同，在此不再赘述。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种数控机床。该数控机床包括控制器、刀座和用于装夹切削刀具的转动刀架，转动刀架可转动装配在刀座上，控制器控制刀座运动，且控制器控制转动刀架可沿其轴线方向往复移动以及控制器控制转动刀架可绕其轴线转动，也就是，控制器控制驱动刀座上下移动的第一伺服电机工作而控制刀座上下移动，控制器控制驱动转动刀架上下移动的第二伺服电机工作而控制转动刀架在其轴线方向实现切削进给，且控制器控制驱动转动刀架转动的第三伺服电机工作而控制转动刀架转动而带动切削刀具转动而实现切削，同时，控制器还控制着驱动刀座进行水平进给的X轴伺服电机和 Y轴伺服电机，进一步地，数控机床还包括前述的刀头检测装置，刀头检测装置的安装壳盘10固定连接在刀座上，刀头检测装置的检测组件与控制器电连接。

利用该数控机床对电路主板进行切削加工，将电路主板安放稳定在机床加工台面上，然后对电路主板进行定位以确定切削加工进给的原点，并将整个切削过程的CNC加工程序输入控制器中，即可实现全自动加工电路主板。通过在切削过程对切削刀具进行实时监控，从而避免发生刀具折断后仍继续对板料进行切削加工而产生废板的情况，降低废品率，节省了板料浪费成本。

在本实用新型中所选用的控制器为现有技术中技术成熟且应用广泛的数控机床控制系统或者控制微机等等，且所选用的提供相应驱动动力的伺服电机也均为现有技术中技术成熟且应用广泛的伺服电机，且能够在现有技术中的伺服电机系列中进行优选使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。