专利名称：刀具棒料直径公差自动补偿加工系统及方法
技术领域：
本发明涉及精密刀具加工设备领域，特别涉及一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统及方法。
背景技术：
刀具(Cutting Tool)作为接触式加工中不可缺少的精密工具，其自身精度对于零件的加工精度可产生直接影响。精密刀具的加工，通常是在由X轴、Y轴、Z轴(沿对应坐标轴方向的平移轴)和B轴、C轴(精密旋转轴)所组成的五轴联动精密磨床上进行的，其中X轴、Y轴构成水平面垂直二维运动平台，Z轴垂直于该水平面，B轴固定在Z轴上，带有砂轮组的主轴固定在B轴下方的输出端，用于夹持刀具毛胚料的C轴固定在X轴上。
制作精密刀具的毛胚料，是通过无心磨床或外圆磨床加工而成的、包括各种直径规格的精密研磨棒料，在这些刀具棒料中存在着直径公差分布不均匀甚至部分超差的现象。
然而相关技术只能预先设定加工图形文件、对直径公差分布不同的刀具棒料按照固定参数进行加工，而无法在加工过程中针对其直径变化作出即时反应并进行相应补偿，这会造成两方面的问题:其一，不同刀具的特征尺寸精度参差不齐、工艺控制难度增大；其二，刀具是否合格只能在加工完成后通过测量确定，不仅工序繁琐，而且报废率高，从而导致成本提高和资源浪费。发明内容
针对现有刀具加工装置只能按照预设参数加工刀具毛胚料、无法随其直径变化实时补偿所导致的刀具特征尺寸精度低、报废率高的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种配合现有设备使用的、能够实时测量刀具棒料的直径变化并即时修正加工图形文件的自适应刀具棒料直径的加工控制系统。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，其特征在于，包括测头、计算模块，所述测头由底座，以及对称安装在底座上的信号发生器、信号接收器组成，刀具棒料在底座上方沿进料方向穿过信号发生器、信号接收器之间的区域，所述计算模块用于对刀具棒料进行直径公差计算、加工图形文件数据补偿，其与原有数控加工系统通过电路连接，其通过输入端与信号接收器连接。
作为上述技术方案的优选，所述计算模块的输入端与信号接收器通过网线连接。
作为上述技术方案的优选，所述计算模块与原有的数控加工系统安装在计算机中。
本发明还提供一种刀具棒料直径公差自动补偿加工方法，其特征在于，含有以下步骤:
Ql:将测头安装在磨床中用于夹持刀具棒料的精密旋转轴和砂轮组之间，将计算模块安装在计算机中，与原有数控加工系统电路连接；
Q2:调整刀具棒料，使其处于测头的信号发生器、信号接收器之间；
Q3:进给刀具棒料，使其上的各个测量点陆续通过测头的测量区域，将测量结果传输至计算模块；
Q4:计算模块根据测量结果计算出各个测量点所对应棒料直径的实际值η ；
Q5:计算模块调用加工图形文件，计算出各测量点的实际值η与理论值η’的差值Λη，然后将An值实时补偿至待加工图形文件中，生成修订后的加工图形文件，再将修订文件输出至数控加工系统替换原有文件；
Q6:数控加工系统指示机械轴按照修订后的加工图形文件进行加工。
作为上述使用方法的优选，在所述步骤Q3中，还含有以下步骤:
Q7:信号发生器向信号接收器发射光信号，所述光信号的方向沿水平面与刀具棒料垂直，其在垂直于水平面方向上的覆盖长度L大于刀具棒料的直径；
Q8:部分光信号被刀具棒料遮挡住，其余的光信号分成上、下两部分被信号接收器接收；
Q9:信号接收器分别记录上、下两部分光信号在垂直于水平面方向上的覆盖长度L1、L2，然后将L1、L2数值传输至计算模块。
作为上述使用方法的优选，在所述步骤Q4中，还含有以下步骤:
QlO:计算模块根据所测得的L1、L2数值，计算出各个测量点所对应棒料直径的实际值 n=L-Ll-L2。
本发明提供的刀具棒料直径公差自动补偿加工系统及方法，利用测头实时测量光信号差值以监控棒料的直径变化，并通过网络传输至计算模块，然后对加工图形文件进行数据补偿，从而即时修正加工参数。该系统与现有设备配合使用，可以在加工过程中对刀具棒料的直径变化进行实时测量和误差补偿，因此能够提高刀具的特征尺寸精度和产品合格率，从而降低生产成本、提高资源的有效利用率。
为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的刀具棒料直径公差自动补偿加工系统中的测头的结构及工作原理示意图。
图2为本发明实施例的刀具棒料直径公差自动补偿加工系统应用于磨床中的结构示意图。
图3为本发明实施例的刀具棒料直径公差自动补偿加工方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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作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，本发明实施例提供的一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，包括测头1，其由底座13，以及对称安装在底座13上的信号发生器11、信号接收器12组成，刀具棒料91在所述底座13上方沿进料方向穿过信号发生器11、信号接收器12之间的区域。图1中的箭头表示由信号发生器11向信号接收器所发射出的光线。
如图2所示，本发明实施例提供的一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，还包括计算模块2，其用于对刀具棒料91进行直径公差计算、加工图形文件数据补偿，所述计算模块2与原有的数控加工系统92通过电路连接，其通过输入端21与信号接收器12连接。
如图2所示，所述计算模块2的输入端21与信号接收器12通过网线93连接。所述测头I安装在磨床中用于夹持刀具棒料91的精密旋转轴94和砂轮组95之间。所述计算模块2与原有数控加工系统92均为安装在计算机96中的软件程序。图2中的虚线部分表示砂轮组95与数控加工系统92的原有连接方式。
如图3所示，本发明实施例还提供一种刀具棒料直径公差自动补偿加工方法，含有以下步骤:将测头安装在磨床中用于夹持刀具棒料的精密旋转轴和砂轮组之间，将计算模块安装在计算机中，与原有数控加工系统电路连接；调整刀具棒料，使其处于测头的信号发生器、信号接收器之间；进给刀具棒料，使其上的各个测量点陆续通过测头的测量区域，将测量结果传输至计算模块；计算模块根据测量结果计算出各个测量点所对应棒料直径的实际值η ;计算模块调用加工图形文件，计算出各测量点的实际值η与理论值η’的差值Λη，然后将An值实时补偿至待加工图形文件中，生成修订后的加工图形文件，再将修订文件输出至数控加工系统替换原有文件；数控加工系统指示机械轴按照修订后的加工图形文件进行加工。
如图1、图3所示，作为上述使用方法的优选，还按照以下步骤执行:信号发生器向信号接收器发射光信号，所述光信号的方向沿水平面与刀具棒料垂直，其在垂直于水平面方向上的覆盖长度L大于刀具棒料的直径；部分光信号被刀具棒料遮挡住，其余的光信号分成上、下两部分被信号接收器接收；信号接收器分别记录上、下两部分光信号在垂直于水平面方向上的覆盖长度L1、L2，然后将L1、L2数值传输至计算模块。
如图1、图3所示，作为上述使用方法的优选，还按照以下步骤执行:计算模块根据所测得的L1、L2数值，计算出各个测量点所对应棒料直径的实际值n=L-Ll-L2。
本发明所提供的刀具棒料直径公差自动补偿加工系统及方法，通过在线检测所加工棒料不同区域的直径实际测量值，并将测量结果通过网线实时传输至计算机，由计算模块对实测值和理论值进行差值计算，然后将所得的直径变化量补偿至下一段待加工图形文件中，这样在进行后续加工时，数控加工系统就会自动按照补偿后的图形文件进行加工。与传统的刀具加工设备及方法相比，本发明解决了只能以固定预设参数对不同棒料进行无差别加工的缺陷和不足，改善了对于棒料尺寸变化的工艺适应性，因此能够提高刀具的尺寸加工精度和生产合格率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，其特征在于，包括测头、计算模块，所述测头由底座，以及对称安装在底座上的信号发生器、信号接收器组成，刀具棒料在底座上方沿进料方向穿过信号发生器、信号接收器之间的区域，所述计算模块用于对刀具棒料进行直径公差计算、加工图形文件数据补偿，其与原有数控加工系统通过电路连接，其通过输入端与信号接收器连接。
2.根据权利要求1所述的一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，其特征在于，所述计算模块的输入端与信号接收器通过网线连接。
3.根据权利要求1所述的一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，其特征在于，所述计算模块与原有的数控加工系统安装在计算机中。
4.一种刀具棒料直径公差自动补偿加工方法，其特征在于，含有以下步骤: Ql:将测头安装在磨床中用于夹持刀具棒料的精密旋转轴和砂轮组之间，将计算模块安装在计算机中，与原有数控加工系统电路连接； Q2:调整刀具棒料，使其处于测头的信号发生器、信号接收器之间； Q3:进给刀具棒料，使其上的各个测量点陆续通过测头的测量区域，将测量结果传输至计算模块； Q4:计算模块根据测量结果计算出各个测量点所对应棒料直径的实际值η ; Q5:计算模块调用加工图形文件，计算出各测量点的实际值η与理论值η’的差值Λη，然后将An值实时补偿至待加工图形文件中，生成修订后的加工图形文件，再将修订文件输出至数控加工系统替换原有文件； Q6:数控加工系统指示机械轴按照修订后的加工图形文件进行加工。
5.根据权利要求4所述的一种刀具棒料直径公差自动补偿加工方法，其特征在于，在步骤Q3中，还含有以下步骤: Q7:信号发生器向信号接收器发射光信号，所述光信号的方向沿水平面与刀具棒料垂直，其在垂直于水平面方向上的覆盖长度L大于刀具棒料的直径； Q8:部分光信号被刀具棒料遮挡住，其余的光信号分成上、下两部分被信号接收器接收； Q9:信号接收器分别记录上、下两部分光信号在垂直于水平面方向上的覆盖长度L1、L2，然后将L1、L2数值传输至计算模块。
6.根据权利要求4所述的一种刀具棒料直径公差自动补偿加工方法，其特征在于，在步骤Q4中，还含有以下步骤: QlO:计算模块根据所测得的L1、L2数值，计算出各个测量点所对应棒料直径的实际值n=L_Ll_L20
全文摘要
本发明提供一种刀具棒料直径公差自动补偿加工系统，包括测头、计算模块，所述测头包括对称安装的信号发生器、信号接收器，所述计算模块与数控加工系统电路连接，其外接信号接收器。本发明还提供该系统的使用方法，棒料在通过信号发生器与信号接收器之间的区域时，通过监控光信号覆盖尺寸的变化以计算对应测量点的直径实际测量值，传输至计算模块后，再调用相应位置的理论值，将实际值与理论值的差值补偿至加工图形文件并替换原有文件，从而即时修正后续加工参数。该系统与现有设备配合使用，可以在加工过程中对刀具棒料的直径变化进行实时测量和误差补偿，因此能够提高刀具的特征尺寸精度和产品合格率，从而降低生产成本、提高资源的有效利用率。
文档编号B24B49/04GK103144035SQ20131007184
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者崔华 申请人:昆山允可精密工业技术有限公司