带有摆头结构的多轴数控机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数控加工领域，具体涉及一种带有摆头结构的多轴数控机床。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，艺术品等小工件的形状越来越复杂，对精度的要求越来越高。四轴数控机床或五轴数控机床等多轴数控机床的出现为复杂零件的加工提供了必要的基础保障。
[0003]多轴数控机床进行数控加工时，在摆动过程中，刀具长度的不同会引起摆长及摆动范围的变化，由此引起加工精度的降低或者原有的数控加工程序无法继续使用。现有技术中，一般采用在多轴数控机床中设置自动补偿装置，但是该种自动补偿装置成本较高，对一般的加工小工件的低精度多轴数控机床并不适用。同时，对于带有摆头结构的多轴数控机床来说，还存在以下问题:一是要提高加工精度，对驱动摆头沿摆头旋转轴摆动一定角度的减速机精度要求也高；二是主轴安装在摆头上，刀具球头到摆头旋转轴的行程被浪费，以加工一 200mm的工件为例，可能需要机床的有效行程在400mm才能达到，而这200mm的被浪费行程对机床来说，一半行程的浪费可能会造成三到四倍的成本增加。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供一种带有摆头结构的多轴数控机床，采用低成本的改造使其在摆头带动刀具加工时精度不受刀具刀长的限制，对摆头用减速机的精度不敏感，同时机床的有效行程得到充分的利用。
[0005]本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是:
[0006]—种带有摆头结构的多轴数控机床，包括摆头、固定于摆头的主轴、安装在主轴末端的球刀，所述球刀的球头球心位于摆头的旋转轴轴线上。
[0007]本技术方案球刀的球头球心位于摆头的旋转轴轴线上，摆头摆动过程中，不论刀具的刀长为多少，球头球心都一直位于摆头的旋转轴轴线上，不受刀具刀长的影响。
[0008]同时，对摆头用减速机即驱动主轴轴线角度变化的减速机的精度要求有所降低，不敏感。球心调节至旋转轴轴线上之后，不论如何旋转，刀具球心都在轴心上。因为是球绕球心旋转，不论如何转，都相当于球的形状相对于自己没有发生包络空间的位置变化。这时候减速机转动的角度即使和理论要转的角度之间有点差异，得到的刀具球心的位置都没有变化，不会产生加工误差。而角度差异让刀具轴线产生的误差由于是作为避让加工过程中遇到的干涉物体，本身在计算上都考虑了足够的余量，所以刀具轴线有点误差只要不超过一定临界范围，都不影响整个加工过程。综合所述把刀具球心调节到旋转轴上的之后对减速机精度不敏感了，就可以用一些低精度减速机来实现这个工位了。
[0009]同时，本技术方案将球刀的球头球心移到旋转轴轴线上，也减少了有效行程的浪费。
[0010]为了精确判断球刀的球头球心是否位于摆头的旋转轴轴线上，该机床还包括用于检测球刀的球头球心坐标是否位于摆头的旋转轴轴线上的视觉辅助装置，所述视觉辅助装置包括摄像机、背光板，所述背光板设置于球刀的一侧，背光板的板面与摆头的旋转轴轴线垂直，摄像机与背光板相对设置。当刀具发生磨损或者需要更换刀具时，可以利用该结构精确调整球头球心到旋转轴轴线上。该结构并不一直安装在多轴数控机床上，需要判断球心是否位于旋转轴轴线上时，安装上去即可，拆装方便。
[0011]如上所述的带有摆头结构的多轴数控机床，所述摄像机为工业相机。
[0012]如上所述的带有摆头结构的多轴数控机床，为了便于调整刀具的球头球心到摆头旋转轴的轴线上，所述主轴通过连续调节机构固定于摆头，所述连续调节机构用于调节主轴在摆头上的位置从而调节球刀与摆头旋转轴的相对位置，利用该连续调节机构调节主轴的位置从而调节刀具的位置。
[0013]如上所述的带有摆头结构的多轴数控机床，所述连续调节机构包括直线滑台。
[0014]如上所述的带有摆头结构的多轴数控机床，所述直线滑台为细牙螺纹滚珠丝杠，方便精确调节刀具的球心位置。
[0015]实现上述带有摆头结构的多轴数控机床的方法包括:将球刀沿主轴方向移动，直至球刀的球头球心位于摆头的旋转轴轴线上。还包括在球刀沿主轴方向移动过程中检测球刀的球头球心是否位于摆头的旋转轴轴线上的步骤。其中，检测球刀的球头球心是否位于摆头的旋转轴轴线上的方法包括:摆头带动主轴摆动，利用摄像机观察球刀的球头在背光板上的影像在摆动过程中的轨迹，判断球头影像的轨迹是否发生跳动，若球头影像的轨迹不发生跳动，球刀的球头球心位于摆头的旋转轴轴线上，反之，球刀的球头球心不位于摆头的旋转轴轴线上。
[0016]本实用新型能够产生的有益效果:本实用新型将球刀的球头球心设置到摆头的旋转轴轴线上，使得加工精度不再受刀具刀长的限制，对摆头用减速机的精度不敏感，无须在多轴数控机床上设置自动补偿刀长的装置，大大降低了成本，且改进的成本本身也较低，适合于加工小工件的低精度多轴数控机床，为木工加工机床、雕刻机床等成本较低的加工小工件的低精度多轴数控机机床的精度提高做出了巨大的贡献；同时，该改进还使机床的有效行程得到了充分的应用。
【附图说明】
[0017]附图1为带有摆头结构的多轴数控机床的结构示意图；
[0018]附图2为摆动过程中摄像机镜头下的球刀球头的轨迹示意图；
[0019]附图3为摆动过程中摄像机镜头下的球刀球头的轨迹示意图；
[0020]附图4为摆动过程中摄像机镜头下的球刀球头的轨迹示意图；
[0021]附图5为现有技术中加工200mm工件所需的机床有效行程示意图；
[0022]附图6为本实用新型中加工200_工件所需的机床有效行程示意图。
[0023]其中