一种数控加工自动对刀装置的制作方法

本发明涉及数控加工技术领域，具体涉及一种数控加工自动对刀装置。

背景技术：

数控机床是一种机电一体化的典型产品，具有加工精度高，加工质量稳定的特点，被广泛应用到各个行业中，普及效率逐渐提高。

数控机床要实现车刀快速加工，就必须提前完成车刀对刀步骤，目前常见对刀方式有手动式的人工刀棒对刀和试切法对刀。人工刀棒对刀，借助纸或刀块实现对刀，方法简单，但人工操作效率低且误差较大，没有固定的对刀点；试切法对刀也多需要人工完成，操作较为繁琐，效率较低，精度不高，并且由于对刀过程中刀具直接接触工件，容易出现崩刀、工件报废等情况。

采用以上常用对刀方式对刀时，需要通过人工观察刀具或加工后工件产品的外观才能发现产品是否存在明显瑕疵，另外刀具磨损情况也需要通过测量加工后产品的尺寸或刀具尺寸才能具体判定，影响数控加工效率和加工产品质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种数控加工自动对刀装置，以解决现有技术中的数控加工人工对刀效率低技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种数控加工自动对刀装置，包括设置在装配有数控装置的数控机床上且用于安装待加工件的位置校准机构，在所述位置校准机构上方设置有刀具，及同轴安装在所述刀具上的激光探头，在所述位置校准机构两侧的数控机床上设置有激光机构，所述数控装置与所述刀具、所述激光探头及所述激光机构通讯连接；所述激光探头发出的光束与所述激光机构发射的光束垂直相交且所述刀具刀头恰好遮住所述激光机构发出的光线时，所述刀具与所述位置校准机构精准调节待加工至预设位置。

作为本发明的一种优选方案，所述位置校准机构包括底部通过活动连接架安装在数控机床上的放置面板，在所述放置面板上设置有与所述激光探头配合工作的对刀点；所述活动连接架与所述数控装置通讯连接，并在所述数控装置的控制下，自动调节所述对刀点至预设位置。

作为本发明的一种优选方案，所述活动连接架包括用以带动所述放置面板水平平面内移动的第一连接支架及竖直方向调节所述放置面板高度的第二连接支架，和设置在所述第一连接支架底部的安装底座，所述第一连接支架与所述第二连接支架通过转动轴杆连接，所述安装底座固定安装在数控机床上。

作为本发明的一种优选方案，所述激光探头实时监测所述位置校准机构的放置面板，并将检测结果信号传输至所述数控装置中形成以所述对刀点为坐标原点的电子三维坐标系，所述数控装置根据所述对刀点位置及所述激光探头的位置信息发送指令信号控制所述刀具及所述活动连接架同步动作，以调节所述对刀点与所述刀具至预设位置。

作为本发明的一种优选方案，所述激光机构包括用于安装激光发射器及激光接收器的安装面板，两侧所述激光发射器和所述激光接收器位置高度对应匹配，所述激光发射器持续向所述激光接收器发射激光束并保持与所述数控装置实时通信，当所述刀具与所述放置面板同步移动至所述激光探头检测到所述对刀点且所述刀具上刀头恰好遮挡住所述激光机构的光束时，所述刀具到达待加工的预设位置。

作为本发明的一种优选方案，在所述激光发射器配合设置在所述安装面板一侧数控机床内的测厚仪部件测量所述刀具刀长，并将检测数据信号传送至所述数控装置中以分析刀具磨损情况。

作为本发明的一种优选方案，在两侧所述安装面板上设置有用于给所述刀具吹气的吹气端口，所述吹气端口通过吹气管连接在设置于数控机床工作台下方的储气罐上。

作为本发明的一种优选方案，所述吹气端口嵌装在所述安装面板上并沿所述安装面板的边线安装。

作为本发明的一种优选方案，在所述刀具上设置有用于指示所述刀具不同工作状态的指示器，所述指示器与所述数控装置通讯连接，所述数控装置根据所述刀具的不同工作状态控制所述指示器呈现不同的指示标志。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过设置位置校准机构配合在位置校准机构上方的刀具校准，同轴安装在刀具上的激光探头配合安装在位置校准机构两侧的激光机构校准，两种校准方式在数控装置的调控下同步配合，提升了设备的自动化程度，激光探头发出的光束与激光机构发射的光束垂直相交且刀具刀头恰好遮住激光机构发出的光线时，刀具与位置校准机构精准调节待加工至预设位置，对刀完成，提高了对刀精度和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的对刀装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的位置校准机构的结构示意图；

图中的标号分别表示如下：

1-刀具；2-指示器；3-激光机构；4-数控装置；5-出气端口；6-激光探头；8-位置校准机构；

31-安装面板；32-激光发射器；33-激光接收器；

81-放置面板；82-对刀点；83活动连接架；

831-第一连接支架；832-第二连接支架；833-安装底座；834转动轴杆；

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如图1所示，本发明提供了一种数控加工自动对刀装置，包括设置在装配有数控装置4的数控机床上且用于安装待加工件的位置校准机构8、在位置校准机构8上方设置有刀具1，及同轴安装在刀具1上的激光探头6，在位置校准机构8两侧的数控机床上设置有激光机构3，数控装置4与刀具1、激光探头6及激光机构3通讯连接；激光探头6发出的光束与激光机构3发射的光束垂直相交且刀具1刀头恰好遮住激光机构3发出的光线时，刀具1与位置校准机构8精准调节待加工至预设位置。位置校准机构8与刀具1受到数控装置4的调控对准，激光机构3与激光探头6的激光光束垂直相交，且恰好刀具1的刀头底部恰好遮住激光机构3的光束时，对刀完成，刀具1及位置校准机构8处在待加工位置。

刀具校准方式有很多，本发明提供以下具体实施例实现位置校准机构和刀具的校准、激光交叉垂直校准的实施方式。

具体地，如图2中所示，位置校准机构8包括底部通过活动连接架83安装在数控机床上的放置面板81，在放置面板81上设置有与激光探头6配合工作的对刀点82，对刀点82设置在放置面板81的右上角处并采用与激光探头6的激光光束配合识别的材质；活动连接架83与数控装置4通讯连接，并在数控装置4的控制下，自动配合刀具1调节对刀点82至预设位置。

详细地，活动连接架83包括用以带动放置面板81水平平面内移动的第一连接支架831及竖直方向调节放置面板81高度的第二连接支架832，和设置在第一连接支架831底部的安装底座833，第一连接支架831与第二连接支架832通过转动轴杆834连接，第一连接支架831铰接再安装底座833上，安装底座833固定安装在数控机床上。

在对刀过程中，激光探头6实时监测位置校准机构8的放置面板81，并将检测结果信号传输至数控装置4，在数控装置4中形成并显示以对刀点82为坐标原点的电子三维坐标系，竖直方向为z轴方向，激光机构3激光光束与x轴方向平行，垂直激光机构3的光束线方向为y轴方向，且坐标系遵循右手定则，在电子三维坐标系中，标出对刀点82及刀具1底部的坐标，数控装置4根据激光探头6发射的激光透射在放置面板81上的平面坐标配合激光探头6的竖直z轴方向高度确定激光探头6的坐标及刀具1底部刀头的坐标。数控装置4根据对刀点82位置及激光探头6的位置信息发送指令信号控制刀具1及活动连接架83同步动作，以调节对刀点82与刀具1至预设位置，活动连接架83与刀具1同步移动，缩短调节时间，提高工作效率。

详细地，激光机构3包括用于安装激光发射器32及激光接收器33的安装面板31，两侧激光发射器32和激光接收器33位置高度对应匹配，激光发射器32持续向激光接收器33发射激光束并保持与数控装置4实时通信，当刀具1与放置面板81同步移动至激光探头6检测到对刀点82且刀具1上刀头恰好遮挡住激光机构3的光束时，刀具1到达待加工的预设位置。

位置校准机构8与刀具1在数控装置4的控制下自动调控位置，同步地，激光机构3与同轴安装在刀具1上的激光探头6发出的激光校准对齐，实现刀具对准的同时节省对刀时间，提高工作效率。

由于刀具1在使用过程中高速转动容易吸附灰尘颗粒等，影响刀具使用，因此，在两侧安装面板31上设置有用于给刀具1吹气的吹气端口5，吹气端口5通过吹气管连接在设置于数控机床工作台下方的储气罐上，刀具1工作时，数控装置4自动控制启动吹气端口5吹气，预防粉尘、灰尘等污染，保持刀片清洁，延长刀具1使用寿命；进一步地，吹气端口5嵌装在安装面板31上并沿安装面板31的边线安装，为了不影响激光机构3的正常使用，吹气端口5沿安装面板31边框线间隔安装，对刀具吹气更均匀。

在本发明的具体实施方式中，激光机构3采用聚焦激光光束，刀具对刀时，激光机构3的激光对刀具1的外形进行扫描测量得到刀具外形轮廓，并在数控装置4中存储刀具信息，在刀具切削工作时实时监测刀具，检查刀具是否出现破损；进一步地，在激光发射器32配合设置在安装面板31一侧数控机床内的测厚仪部件测量刀具1刀长，并将检测数据信号传送至数控装置4中以分析刀具1磨损情况。

虽然激光机构3能够扫描得到刀具的轮廓信息以判断刀具1是否破损，但大多时候一次切削过程中刀具1的损伤并不会太明显，数控装置4只根据此轮廓信息判断刀具损伤情况并不精确，故此在数控机床上安装测厚仪部件配合激光机构3的激光发射器32实时扫描得到刀具1的厚度信息，并将信息发送至数控装置4中，数控装置4对对刀前切削后的刀具1数据信息进行比对，分析出刀具损伤情况，并可以根据已有的刀具1切削导程信息，预判下一次刀具1切削工作是否会崩断损毁影响工件加工，并在数控装置4的操作面板上显示具体信息，以便及时更换刀具。

更进一步地，在刀具1上设置有用于指示刀具1不同工作状态的指示器2，指示器2与数控装置4通讯连接，数控装置4根据刀具1的不同工作状态控制指示器2呈现不同的指示标志。例如，在刀具1上指示器2设计为不同颜色的指示灯组，在刀具处于对刀待加工、加工中、刀具出现损伤，刀具损毁等不同状态时，数控装置4控制指示器2上的不同颜色指示灯闪亮，以明确指示刀具1现阶段工作状态，如果检测到刀具长度误差或厚度误差超过设定值，则自动停止加工并在操作面板显示报警信息，以便及时调整设备工作状态，提高工作效率和加工工件质量。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。