一种基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置的制作方法

本实用新型属于机械设备领域，具体涉及一种基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置。

背景技术：

对刀过程是机械加工前必不可少的步骤，其消耗时间占加工周期的比例较大，对刀过程同时也是建立工件加工坐标系的过程，因此提高对刀的效率和精度将直接提高加工的效率和精度。

目前，常用的对刀方法有以下3种：(1)试切工件对刀；(2)标准对刀块对刀；(3)自动对刀仪对刀。试切对刀或标准对刀块对刀操作简单，成本较低，但采用这两种方式对刀，对刀精度依赖于操作经验，导致对刀精度不高；同时刀具与接触面为刚性接触，存在损伤刀具的风险，且易在工件表面留下划痕。自动对刀仪的原理是刀具与对刀仪接触，并把压力传至高精度开关，对刀精度取决于力传感器的精度，但其结构复杂，造价较高。

CN 105751006A专利中所述的对刀方法是通过将带接近开关的对刀装置放置在工件上方，刀具快速移动到对刀面上方附近，当刀具进入小型接近开关的感应距离范围时，降低刀具速率接近对刀面，当刀具接触到对刀面时停止运动，确定对刀面位置。这种方法需要将单独的对刀装置手动放置到工件和刀具之间，对完刀后再将对刀装置拿掉再对工件进行加工，对刀与加工不能连贯衔接且增加人工成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置，包括底座，底座上设有支架和直线电机；支架上设有用于装接工件的夹头；直线电机的动子上装接有挡板，挡板与夹头相对应；还包括用于实时检测挡板受到的压力值的压应变传感器，以及用于设定接触压力限制范围和调控直线电机运动的控制器，压应变传感器与挡板相连接；控制器与直线电机及压应变传感器相连接；

通过控制器设定挡板与工件的接触压力限制范围；通过直线电机带动挡板执行对刀；通过压应变传感器实时检测挡板受到的压力值；通过控制器将压力值与接触压力限制范围相比较并以此调控直线电机前进或后退，直至压力值落入接触压力限制范围时对刀成功。

一实施例中：所述直线电机的定位精度为1μm或更佳。

一实施例中：所述压应变传感器的分辨率为0.1N或更佳。

一实施例中：所述直线电机带动挡板向工件行进执行对刀的速度为0.1～0.2m/s。

一实施例中：所述直线电机做减速运动的加速度不小于10m/s²。

一实施例中：所述控制器为单片机或PLC。

一实施例中：所述支架上还设有驱动装置，该驱动装置传动连接所述夹头。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本实用新型的基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置及方法，采用直线电机作为对刀装置的核心，直线电机可以快速地响应运动和停止命令，能够以最高180m/min的速度快速进给，加速度达10个重力加速度，定位精度可达0.01微米，动态刚度高，且可调整最大推力，可根据需要设定推力阀值，利用直线电机的位置和阻力双重反馈调整，可实现机床对工件的快速高精度对刀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置示意图。

图2为本实用新型的基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置使用过程中的反馈信号传递示意图。

附图标记：底座1，支架2，主轴电机3，夹头4，工件5，挡板6，直线电机7。

具体实施方式

下面通过实施例具体说明本实用新型的内容：

请查阅图1，一种基于直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置，包括底座1，底座1的一侧设有支架2，支架2上装接有夹头4，夹头4用于装接工件5；或者根据需要可在支架2上设置主轴电机3，主轴电机3的输出轴与夹头4相连，通过主轴电机3可带动工件5旋转，适用于多种加工场合；底座1的另一侧设有直线电机7，直线电机7的动子上装接有竖直布置的挡板6，挡板6与夹头4及其上的工件5相对应；还包括压应变传感器与控制器，压应变传感器与挡板6相连接；控制器与直线电机7及压应变传感器相连接。

本实施例之中，直线电机7的定位精度为0.1μm，直线电机7可以0.1～0.2m/s的速度带动挡板6向工件5行进执行对刀，且直线电机7做减速运动的加速度大于10m/s²。能够实现迅速的减速。

此外，压应变传感器的分辨率为0.1N或更佳；控制器为单片机或PLC，优选PLC。

利用本实用新型的直线电机位置和阻力反馈的快速对刀装置的对刀方法包括：

1)在控制器中设定接触压力限制范围为0.1～0.5N；该接触压力限制范围的意义在于，当挡板6受到的来自于工件5的压力值落入该接触压力限制范围时，认为工件5与挡板6对刀成功；

2)将工件5安装在夹头4，工件5的零点朝向挡板6；直线电机7带动挡板6以0.2m/s的速度向工件5零点前进；

3)工件5与挡板6接触后，压应变传感器将压力值大于0的信号传到控制器，控制器调控直线电机7减速；

4)压应变传感器实时检测挡板6受到的压力值；控制器将压力值与接触压力限制范围相比较并以此调控直线电机7的运动；具体地，当压力值大于0.5N时，控制器判断为超过零点，控制器调控直线电机7后退10步即1μm，然后重复进行压力值与0.5N的比较，直至压力值小于接触0.5N时直线电机7停止后退；然后开始进行压力值与0.1N的比较，当压力值小于0.1N时，判断为未到零点，直线电机7前进1步即0.1μm，然后重复进行压力值与0.1N的比较，直至压力值大于0.1N时直线电机7停止前进，此时压力值落入接触压力限制范围内，判断对刀成功。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。