一種加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數控機床領域，具體為一種加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償系統及方法。
【背景技術】
[0002]在加工中心加工工件的過程中，刀具磨損是普遍存在的現象，刀具磨損會影響加工的工件的質量和公差，所以為了提高加工的工件質量和降低加工成本，要對刀具磨損的部分通過調節刀具的初始加工位置給予補償。傳統的刀具補償方法為用統計分析方法定時補償或定件補償。所謂定時補償為刀具工作特定時間后，根據統計的刀具磨損量對刀具進行恒定量的補償。所謂定件補償為刀具加工特定數量的工件后，根據統計的刀具磨損量對刀具進行恒定量的補償。定時補償和定件補償設定的補償值是恒定的，但是由于加工環境或者刀具的個體差別等因素的影響，這種刀具補償方式往往并不能精確，經常出現過量補償或者補償不足的現象。
【發明內容】
[0003]本發明針對定時補償和定件補償的不足，而研究設計一種加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償系統及方法。本發明通過在工作臺上設置帶有對刀傳感器的測量組件，通過本次測量的位置數據與上次測量的位置數據相比較來計算刀具的磨損量，加工中心根據刀具的磨損量自動智能補償。
[0004]本發明的技術手段如下:
[0005]本發明的一個目的在于公開一種加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償系統，其特征在于，所述系統包括:
[0006]用于測量刀具在X、Y、Z方向的位置的測量組件；所述測量組件固定在工作臺的一角，所述測量組件包括支座和對刀傳感器；所述支座固定在工作臺上，所述對刀傳感器設置在所述支座的上端；所述對刀傳感器包括X向對刀面、Υ向對刀面和Ζ向對刀面；移動工作臺和主軸箱使對刀傳感器和刀具相互靠近并接觸相應的對刀面以測量刀具的位置；
[0007]以及記錄所述測量組件測量的位置數據，并計算刀具的磨損量，根據磨損量控制加工中心進行刀具智能補償的控制單元；
[0008]測量刀具在X向和Υ向的位置時，使刀具低速旋轉至少一周，分別取最大值為X。和Υ。，測量刀具在Ζ向的位置時只需將刀尖接觸Ζ向對刀面，測出刀具在Ζ向的位置Ζ。;加工中心工作一段時間后，再次測量刀具在X、Υ和Ζ向的位置，分別為X1、1和z i，控制單元通過將數據乂1』1和21分別與父。、￥。和2。相比較，計算出刀具的磨損量ΔΧ、ΔΥ和ΔΖ，取ΔΧ和ΔΥ的平均值AR，控制單元根據AR控制加工中心對刀具進行智能補償，并根據ΔΖ控制加工中心對刀具在Z方向上進行智能補償。
[0009]進一步地，所述系統還包括用于保護測量組件不受破壞的磁力防護罩；所述磁力防護罩在測量組件測量刀具位置完畢后手動罩在測量組件外部，且吸附在工作臺上。
[0010]本發明的另一個目的在于公開一種加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011]S1、拿開磁力防護罩使測量組件露出，移動工作臺使對刀傳感器在X向和Y向靠近刀具，然后移動主軸箱，使刀具在Z向靠近并接觸對刀傳感器的Z向對刀面，測量出刀具在Z向的位置Z。；
[0012]S2、移動工作臺和主軸箱，使刀具接觸X向對刀面，并使刀具低速旋轉至少一周，測量刀具在X向的位置，取最大值為X。；
[0013]S3、移動工作臺和主軸箱，使刀具接觸Y向對刀面，并使刀具低速旋轉至少一周，測量刀具在Y向的位置，取最大值為Y。；
[0014]S4、刀具位置測量完畢后，移動工作臺使測量組件遠離刀具，將磁力防護罩手動罩在測量組件外部，并吸附在工作臺上；
[0015]S5、加工中心工作一段時間后，重復S1-S4，再次測量刀具在X、Y和Z向的位置ΧρYjP Ζ:，并和上次測量的數據ΧρΥ。和Z。相比較，控制單元計算出刀具在相應方向的磨損量Δ X、Δ Υ 和 Δ Ζ ;
[0016]S6、取△ X和△ Υ的平均值Δ R，控制單元控制加工中心根據Δ R對刀具進行智能補償，加工中心根據△ Ζ對刀具在Ζ方向上進行智能補償。
[0017]與現有技術比較，本發明所述的加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償系統及方法具有以下有益效果:
[0018]1、對刀傳感器設置在工作臺的一角，跟隨工作臺移動，能夠在線隨時檢測刀具的磨損量，且不影響工件的安裝和加工。
[0019]2、對刀傳感器具有三個對刀方向，能夠分別在X、Υ、Ζ向測量刀具的位置，且對刀具在X向和Υ向的磨損量求平均值，控制單元控制加工中心根據刀具磨損量對刀具進行智能補償，刀具補償更精確。
[0020]3、磁力防護罩能夠防止加工中心切削工件時的切削肩對測量組件造成破壞而影響測量精度。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發明實施例在非測量狀態下主視圖；
[0023]圖2為本發明實施例在非測量狀態下俯視圖；
[0024]圖3為本發明實施例測量刀具在Ζ向位置時示意圖；
[0025]圖4為本發明實施例測量刀具在Υ向位置時示意圖；
[0026]圖5為本發明實施例測量刀具在X向位置時示意圖；
[0027]圖6為本發明實施例智能補償流程圖。
[0028]圖中:1、底座，2、Ζ向導軌，3、主軸箱，4、主軸，5、刀具，6、磁力防護罩，7、支座，8、對刀傳感器，80、Ζ向對刀面，81、Υ向對刀面，82、Χ向對刀面，9、Χ向導軌，10、Υ向導軌，11、工作臺。
【具體實施方式】
[0029]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。
[0031]如圖1-圖5所示，加工中心包括底座1、工作臺11、主軸箱3、主軸4、刀具5，底座1上設置有X向導軌9、Y向導軌10和Z向導軌2 ;工作臺11沿X向導軌9和Y向導軌10在水平面上移動；主軸4固定在主軸箱3內，主軸4的下端固定刀具5，其中，刀具5為銑刀；主軸箱3沿Z向導軌2移動。測量組件包括設置在工作臺11的一角，用于測量刀具5在X、Y、Z方向的位置。
[0032]本發明實施例的加工中心刀具磨損在線檢測與智能補償系統包括:
[0033]用于測量刀具在X、Υ、Ζ方向的位置的測量組件；測量組件固定在工作臺11的一角，測量組件包括支座7和對刀傳感器8 ;支座7固定在工作臺11上，對刀傳感器8設置在支座7的上端；對刀傳感器8包括X向對刀面82、Υ向對刀面81和Ζ向對刀面80 ;移動工作臺11和主軸箱3使對刀傳感器8和刀具5相互靠近并接觸相應的對刀面以測量刀具5的位置；
[0034]以及記錄測量組件測量的位置數據，并計算刀具5的磨損量，根據磨損量控制加工中心進行刀具智能補償