一种数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控车床领域，具体为一种数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置及方法。
【背景技术】
[0002]刀具磨损是机械加工中普遍存在的现象，刀具磨损会影响加工的工件的质量和公差，所以为了提高加工的工件质量和降低加工成本，要对刀具磨损的部分通过调节刀具的初始加工位置给予补偿。传统的刀具补偿方法为用统计分析方法定时补偿或定件补偿。所谓定时补偿为刀具工作特定时间后，根据统计的刀具磨损量对刀具进行恒定量的补偿。所谓定件补偿为刀具加工特定数量的工件后，根据统计的刀具磨损量对刀具进行恒定量的补偿。定时补偿和定件补偿设定的补偿值是恒定的，但是由于加工环境或者刀具的个体差别等因素的影响，这种刀具补偿方式往往并不能精确，经常出现过量补偿或者补偿不足的现象。
【发明内容】
[0003]本发明针对定时补偿和定件补偿的不足，而研究设计一种数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置及方法。本发明通过在测量臂上设置刀尖接触传感器随时测量刀具的位置，通过本次测量的位置数据与上次测量的位置数据相比较来计算刀具的磨损量，数控车床根据磨损量自动补偿。
[0004]本发明的一个目的在于公开一种数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置，其特征在于，所述装置包括:
[0005]设置在机床的自定心卡盘后方的测量臂安装座，所述测量臂安装座上具有安装销轴；
[0006]用于测量刀具磨损量的测量臂，所述测量臂为直角形，所述测量臂的一端与测量臂安装座通过安装销轴可转动连接，另一端具有刀尖接触传感器，所述刀尖接触传感器上具有测量刀具在X向和Z向位置的四面型探针；
[0007]用于将所述测量臂与机床加工环境隔开的测量臂隔挡件；所述测量臂隔挡件设置在所述自定心卡盘的后方，所述测量臂隔挡件上具有滑槽和测量臂存放窗口 ；
[0008]设置在滑槽中，且可在所述滑槽中移动的挡窗；所述挡窗在在所述滑槽中滑动以打开或关闭测量臂存放窗口；
[0009]以及记录和比较刀尖接触传感器测得的刀具在X向和Z向的位置的数据处理单元；将刀具靠近且接触四面型探针的对应平面，所述数据处理单元记录测量出的刀具在X向和Z向的位置数据；刀具工作一段时间后，再次测量刀具位置，数据处理单元再次记录刀具在X向和Z向的位置数据，然后与上次记录的位置数据对比，计算刀具磨损量；
[0010]所述测量臂在测量刀具磨损时设置在工作位置，测量完毕后，将测量臂旋转至测量臂收起位置，测量臂收起位置位于测量臂存放窗口的后方；通过滑动挡窗关闭测量臂存放窗口。
[0011]进一步地，所述测量臂从工作位置至收起位置旋转90°。
[0012]进一步地，所述测量臂隔挡件为一挡板。
[0013]更进一步地，所述测量臂隔挡件为一箱体。
[0014]本发明的另一个目的在于公开一种数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0015]S1:滑动挡窗以打开测量臂存放窗口，操作测量臂从收起位置旋转并穿过测量臂存放窗口至工作位置；
[0016]S2:将刀具靠近并接触刀尖接触传感器的四面型探针的对应表面，数据处理单元记录下所述刀具在X向和Z向的位置数据；
[0017]S3:将测量臂从工作位置旋转并穿过测量臂存放窗口至收起位置，滑动挡窗以关闭测量臂存放窗口，使测量臂与机床的加工环境隔开；
[0018]S4:刀具工作一段时间后，滑动挡窗，打开测量臂存放窗口，将测量臂从收起位置旋转至工作位置，再次操作刀具靠近并接触刀尖接触传感器的四面型探针的对应表面，所述数据处理单元再次记录下刀具在X向和Z向的位置数据，并与上次记录的刀具的位置数据比较，计算刀具的磨损量；
[0019]S5:机床的控制系统根据刀具磨损量自动补偿。
[0020]与现有技术比较，本发明所述数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置及方法具有以下有益效果:
[0021 ] 1、能够随时检测刀具的磨损量，刀具磨损多少补偿多少，根据磨损量精确补偿。
[0022]2、对刀具的磨损量测量完成后，将测量臂从工作位置旋转至收起位置，通过滑动挡窗以关闭测量臂存放窗口，使测量臂与机床的加工环境隔开，保护测量臂不受机床工作时切削的铁肩和切削液等的影响，保证测量臂的测量精度。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本申请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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明实施例1测量臂工作位置主视图；
[0025]图2为本发明实施例1测量臂工作位置俯视图；
[0026]图3为本发明实施例1测量臂收起位置主视图；
[0027]图4为本发明实施例1测量臂位置俯视图；
[0028]图5为本发明实施例2测量臂工作位置俯视图；
[0029]图6为本发明实施例刀具在X向位置在线检测和智能补偿控制流程图。
[0030]图中:1、自定心卡盘，2、测量臂安装座，20、安装销轴，3、测量臂，4、刀尖接触传感器，5、测量臂隔挡件，50、滑槽，51、测量臂存放窗口，6、挡窗，7、刀具，8、回转刀库，9、X向导轨，10、X向伺服电机，11、Z向导轨，12、Z向伺服电机。
【具体实施方式】
[0031]—种数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置及方法，适用于数控车床刀具磨损补偿。
[0032]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
[0034]实施例1
[0035]如图1?图4所示的数控车床在线检测和智能补偿刀具磨损装置包括:测量臂安装座2、测量臂3、刀尖接触传感器4、测量臂隔挡件5、挡窗6和数据处理单元。
[0036]测量臂安装座2设置在机床的自定心卡盘I后方，自定心卡盘I用来卡紧工件，测量臂安装座2上具有安装销轴20。测量臂3为直角形，测量臂3的一端与测量臂安装座2通过安装销轴20可转动连接，另一端具有刀尖接触传感器4，刀尖接触传感器4上具有测量刀具7在X向和Z向位置的四面型探针。测量臂工作位置为刀尖接触传感器4的具有四面型探针的四个面均处于竖直状态，刀尖接触传感器4位于自定心卡盘I的前方，且靠近刀具7的位置。刀具安装在回转刀库8中。
[0037]当测量臂3测量刀具7在X向和Z向的位置完成后，根据需要的刀具磨损补偿量补偿刀具，然后机床开始加工工作，这时需要将测量臂3挪走(本发明实施例为向上旋转测量臂90° )，以给自定心卡盘I装夹工件提供空间。测量臂3在工作位置和收起位置均有定位机构，测量臂3的旋转动作可为手动，也可为电动。
[0038]测量臂隔挡件5用于将测量臂3与机床加工环境隔开，由于机床切削工件时，铁肩和切削液等迸溅到测量臂3的刀尖接触传感器4上会对其造成损坏，影响其测量精度。测量臂3完成测