数控车床自动对刀装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及数控车床对刀装置，具体地说，涉及一种数控车床自动对刀装置。包括四方刀架、用于驱动四方刀架旋转的旋转电机、用于锁定四方刀架位置的锁紧电机、摄像头和对刀分析系统；所述四方刀架上安装有若干个刀具；所述摄像头与对刀分析系统相连接，并将采集的图像信息传送给对刀分析系统。本实用新型结构简单、使用方便，实施起来较为简便，对刀精度及速度不受人为因素的影响，对刀精度高，同时，对一些特殊的刀具都能实现精准对刀。
【专利说明】
数控车床自动对刀装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及数控车床对刀装置，具体地说，设及一种数控车床自动对刀装置。
【背景技术】
[0002] 数控车床精准对刀是实现高精度数控加工的必要条件。现有技术中，数控车削对 刀主要W手动试切对刀、采用接触式传感器自动对刀和机外对刀为主。手动试切法对刀的 方式需要对每一把刀具都要试切外圆和端面W实现各把刀具的精确对刀。该方法实施起来 较为繁琐，对刀精度及速度受操作者水平影响较大。同时，对一些特殊的刀具无法实现精准 对刀，如:螺纹车刀无法通过试切端面的方法实现Z坐标精确对刀。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于，提供一种操作简单、使用方便，且精度高的数控车床自动 对刀装置，W解决上述的技术问题。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0005] -种数控机床自动对刀装置，其特征在于:包括四方刀架、用于驱动四方刀架旋转 的旋转电机、用于锁定四方刀架位置的锁紧电机、摄像头和对刀分析系统;所述四方刀架上 安装有若干个刀具;所述摄像头固定在数控车床上，且四方刀架处于自动对刀位置时，各刀 具的刀尖部位都能进入摄像头的拍摄区域，同时，摄像头正对数控车床X向、Z向水平面拍 摄;所述摄像头与对刀分析系统相连接，并将采集的图像信息传送给对刀分析系统。
[0006] 进一步地说，所述四方刀架上安装的刀具包括：一号刀具、二号刀具、S号刀具和 四号刀具;其中，一号刀具为90°外圆车刀；二号刀具为槽刀;S号刀具为45°外圆车刀；四号 刀具为螺纹车刀。
[0007] 有益效果:与现有技术相比，本实用新型结构简单、使用方便，实施起来较为简便， 对刀精度及速度不受人为因素的影响，对刀精度高，同时，对一些特殊的刀具都能实现精准 对刀。
【附图说明】
[000引图1为本实用新型的原理示意图；
[0009] 图2为本实用新型中标定坐标角度及距离系数的示意图；
[0010] 图3为本实用新型中提取一号刀具刀尖像素坐标的示意图；
[0011] 图4为本实用新型中提取二号刀具刀尖像素坐标的示意图；
[0012] 图5为本实用新型中提取S号刀具刀尖像素坐标的示意图；
[0013] 图6为本实用新型中提取四号刀具刀尖像素坐标的示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
[0015] 参照图I，本实施例所述的数控机床自动对刀装置，包括四方刀架1、用于驱动四方 刀架1旋转的旋转电机16、用于锁定四方刀架1位置的锁紧电机15、摄像头2和对刀分析系统 3;所述四方刀架1上安装有四个刀具，包括:一号刀具11、二号刀具12、S号刀具13和四号刀 具14;其中，一号刀具11为90°外圆车刀;二号刀具12为槽刀;S号刀具13为45°外圆车刀；四 号刀具14为螺纹车刀。
[0016] 所述摄像头2固定在数控车床上，且四方刀架1处于自动对刀位置时，各刀具的刀 尖部位都能进入摄像头2的拍摄区域，同时，摄像头2正对数控车床X向、Z向水平面拍摄;所 述摄像头2与对刀分析系统3相连接，并将采集的图像信息传送给对刀分析系统3。
[0017] 所述数控机床自动对刀装置的对刀方法，包括W下步骤：
[0018] 1.准备工作：如图1所示，利用卡盘4将工件5装夹在主轴上，同时将各刀具安装在 四方刀架1相应位置并紧固；通过垫片调整各刀具的刀尖与主轴的轴线等高；
[0019] 2. W-号刀具11为基准刀具，并通过试切外圆对一号刀具11的X坐标，通过试切右 端面对一号刀具的Z坐标；
[0020] 3.摄像头2在安装时，一般不能保证像素坐标系与机床坐标系保持平行，因此，应 首先确定所采集图像像素坐标系与机床坐标夹角及像素距离与实际距离的转换系数K，其 标定方法如下：
[0021] -号刀具11通过试切法对刀后，将一号刀具11移动到摄像头2下方，摄像头2拍照， 并经过对刀分析系统3的图像处理，获得一号刀具11的刀尖A的像素点坐标A1(PXA1，PYA1); 然后，控制一号刀具11沿X轴或Z轴坐标移动一个固定距离D，并保证移动固定距离D之后刀 尖A仍然位于摄像头拍摄视域内；W沿Z轴正向移动一个固定距离D为例，移动完成后，摄像 头巧白照并经过对刀分析系统3图像处理，获得刀尖A此时的像素点坐标A2(PXA2，PYA2)，如 图2所示，虚线框为摄像头巧白摄区域，PX、PY为像素坐标，X、Z为机床坐标;则像素距离和实 际距离掉化累擲K亲化责.
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] 4.完成像素坐标与机床坐标角度校准及距离系数校准之后，保持一号刀具11处于 工作位置不变，进行二号刀具12、=号刀具13、四号刀具14的对刀；具体方法如下：
[0026] 4A.移动四方刀架1至自动对刀位置P点，该位置能保证四方刀架1实现换刀后各刀 具的刀尖都能位于摄像头2的拍摄区域内；此时，一号刀具11已采用试切法完成了对刀，在P 点，一号刀具11的坐标为已知量(XI，Z1);通过摄像头2拍照，对刀分系统3通过图像处理提 取出一号刀具11的刀尖A像素点坐标(PXA，PYA)，如图3所示，虚线框为摄像头2拍摄区域；
[0027] 4B.保持四方刀架1的位置不变，换二号刀具12为工作位置;换刀后，摄像头2拍照， 对刀分系统3通过图像处理，提取出二号刀具12的刀尖B的像素点坐标(PXB，PYB)，如图4所 示，虚线框为摄像头2拍摄区域；
[0028] 4C.保持四方刀架I的位置不变，换S号刀具13为工作位置;换刀后，摄像头2拍照， 对刀分系统3通过图像处理，提取出S号刀具13的刀尖C的像素点坐标(PXC，PYC)，如图5所 示，虚线框为摄像头2拍摄区域；
[0029] 4D.保持四方刀架1的位置不变，换四号刀具14为工作位置;换刀后，摄像头2拍照， 对刀分系统3通过图像处理，提取出四号刀具14的刀尖D的像素点坐标(PXD，PYD)，如图6所 示，虚线框为摄像头2拍摄区域；
[0030] 4E.完成四个刀具的刀尖像素采集后，对刀分析系统3自动分析，分别计算出二号 刀具12、S号刀具13、四号刀具14的刀尖在对刀点P点处的工件坐标(X2，Z2)、（X3，Z3)、（X4， Z4);计算方法如下：
[0031] 4E1. -号刀具11的刀尖A的像素点坐标A(PXA，PYA)和二号刀具12的刀尖B像素点 坐标B(PXB，PYB)之间的连线与像素坐标轴PX的夹角为化，
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037] 像素点 坐标C(
[00；3 引
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[00创 巧像素点 坐标D(
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[004引
[0049] 其中，±的确定与刀尖B、C、D相对于A点的位置有关。
[0050] W上的实施例仅W90°外圆车刀、为槽刀、为45°外圆车刀和螺纹车刀为例对本实 用新型所述的数控机床自动对刀装置及其方法进行说明，本领域技术人员应当知道，数控 机床所用刀具包括但并不局限于上述的四种刀具。本实用新型所述的数控机床自动对刀装 置适用于数控机床使用的所有种类的刀具的对刀操作。
【主权项】
1. 一种数控机床自动对刀装置，其特征在于:包括四方刀架、用于驱动四方刀架旋转的 旋转电机、用于锁定四方刀架位置的锁紧电机、摄像头和对刀分析系统;所述四方刀架上安 装有若干个刀具;所述摄像头固定在数控车床上，且四方刀架处于自动对刀位置时，各刀具 的刀尖部位都能进入摄像头的拍摄区域，同时，摄像头正对数控车床X向、Z向水平面拍摄； 所述摄像头与对刀分析系统相连接，并将采集的图像信息传送给对刀分析系统。2. 根据权利要求1所述的数控机床自动对刀装置，其特征在于:所述四方刀架上安装的 刀具包括:一号刀具、二号刀具、三号刀具和四号刀具;其中，一号刀具为90°外圆车刀;二号 刀具为槽刀;三号刀具为45°外圆车刀；四号刀具为螺纹车刀。
【文档编号】B23B25/06GK205519700SQ201620093301
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】祝凤金, 江峰
【申请人】祝凤金