CN117817054A - 一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机及其对刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控滚齿机对刀技术领域，特别是涉及一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机及其对刀方法，包括机座，机座上设有操作面板和开合门，机座内设有工作面，工作面位于加工腔上，用于承载工件装夹平台，机座内安装有模拟轨迹结构，所述模拟轨迹结构包括红外线束发生器和红外线接收模块，模拟轨迹结构位于机座内一侧；红外线束发生器位于机座内，所述机座内壁上安装有滑轨，滑轨上对称连接有垂直滑块，对称设立的垂直滑块之间连接有旋转轴，所述红外线束发生器安装在旋转轴上，根据输入的刀具在机座内的实际坐标和工件在机座内的实际坐标的实际坐标进行模拟运行轨迹；红外线接收模块用于接收红外线束发生器发出的红外线，且显示红外线束轨迹。

Description

一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机及其对刀方法

技术领域

本发明涉及数控滚齿机对刀技术领域，特别是涉及一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机及其对刀方法。

背景技术

数控滚齿机常采用试切法对刀，先进行回零操作，XY方向的对刀，将工件通过夹具装在数控车床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出对刀的位置；起动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧；靠近工件时改用微调操作(一般用0.01mm来靠近)，让刀具慢慢接近工件左侧，使刀具恰好接触到工件左侧表面(观察，听切削声音、看切痕、看切屑，只要出现其中一种情况即表示刀具接触到工件)，再回退0.01mm，记下此时机床坐标系中显示的X坐标值。

如一公告号为CN2762945Y公开了一种滚齿机的精密自动对刀装置，所述的自动对刀装置由支架板，安装在支架板上的气缸，与气缸连动的导柱，安装在气缸杆上的渐近开关，与导杆端部相接触的微调装置所组成；所述的自动对刀装置设有专用的数控系统。气缸固定在气缸支架上，气缸杆端部通过开关架与渐近开关相连，导柱下部通过侧向连接杆与气缸杆端部的开关架侧面连接。

现有的数控滚齿机加工时，先将工件、刀具进行对刀，再根据对刀后的坐标进行程序的设定，在对刀时，需要通过人眼观察对刀的情况，会出现对刀误差，且直接根据输入的程序进行对刀，易出现刀具碰撞工件表面的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机及其对刀方法，以解决上述背景技术中提出的问题，添加模拟轨迹运行，使用过程中，可以及时掌握对刀情况，避免因对刀造成的失误影响工序的进行，效率高，操作安全。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机，包括机座，机座上设有操作面板和开合门，机座内设有工作面，工作面位于加工腔上，用于承载工件装夹平台，

机座，其内安装有模拟轨迹结构，所述模拟轨迹结构包括红外线束发生器和红外线接收模块，模拟轨迹结构位于机座内一侧；

红外线束发生器，其位于机座内，所述机座内壁上安装有补偿导轨，补偿导轨上安装有滑轨，补偿导轨顶部安装有补偿气缸，补偿气缸底端与滑轨连接，滑轨上对称连接有垂直滑块，对称设立的垂直滑块之间连接有旋转轴，所述红外线束发生器安装在旋转轴上，根据输入的刀具在机座内的实际坐标和工件在机座内的实际坐标的实际坐标进行模拟运行轨迹；

红外线接收模块，其用于接收红外线束发生器发出的红外线，且显示红外线束轨迹。

进一步地，所述红外线接收模块包括红外接收板，红外接收板内设有红外线接收器。

进一步地，所述机座内设有测试面，测试面位于所述工作面上方，测试面处安装有模拟框架，模拟框架位于工件装夹结构、刀具一侧，红外线接收模块安装在模拟框架上，所述模拟框架上设有限位槽和推拉槽，红外接收板位于限位槽内，所述限位槽内设有固定端杆、活动端杆、铰接轴，所述固定端杆、活动端杆位于限位槽两端，铰接轴间隔均匀布设在固定端杆和活动端杆之间，固定端杆和与其相邻的铰接轴之间安装有铰接板一，铰接板一分别与固定端杆和铰接轴铰接；

活动端杆和与其相邻的铰接轴之间安装有铰接板二，铰接板二分别与活动端杆、铰接轴铰接。

进一步地，所述测试面和工作面的距离大于工件完成后工作面到工件顶端的距离。

进一步地，所述固定端杆、活动端杆穿过限位槽延伸至推拉槽内，固定端干与推拉槽固定连接，外力作用下，活动端杆在推拉槽内移动，铰接连接的铰接板一和铰接板二为一组铰接板，红外接收板由多组铰接板组成。

进一步地，所述垂直滑块上设有垂直通槽，所述垂直通槽内对称设立有竖直轨道，竖直轨道上连接有连接块，旋转轴位于连接块之间，旋转轴与连接块转动连接，且旋转轴一端与电机连接，红外线束发生器安装在所述旋转轴上。

进一步地，所述连接块为电动滑块，垂直滑块在滑轨上移动时，对称设立的垂直滑块同向且同步移动，红外线束发生器和旋转轴之间连接有延伸部，延伸部一端与旋转轴固定连接，另一端与红外线束发生器固定连接，且所述红外线束发生器的底端面与延伸部的底端面之间的夹角大于90°。

进一步地，所述操作面板上设有程序显示屏、操作端、模拟显示端和时间显示端，操作端上设有多个按键，用于输入PLC程序，输入的PLC程序在程序显示屏上显示，所述红外线接收模块和模拟显示端通信地耦合，红外线束发生器发出的光束照射在红外线接收模块上，其光点坐标及运行轨迹显示在模拟显示端，模拟显示端上显示有模拟点，模拟点即为线束光点。

基于上述带有模拟对刀结构的数控滚齿机，本发明还提出了一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机的对刀方法，包括以下步骤：

步骤一：通过伸缩气缸将活动端杆推至推拉槽一端，远离固定端杆，此时铰接板一和铰接板二为展平状态；

步骤二：红外线束发生器发出红外线光束，光束照在红外线接收板上，此时光束点坐标即为刀具坐标；

步骤三：模拟显示端上显示两个模拟点，分别为工件在工作面上的坐标、刀具投影在工作面上的坐标；

步骤四：根据程序显示屏上的坐标，红外线束发生器移动，使红外线束发生器照射的光点坐标靠近另一模拟点，光束移动轨迹即为刀具实际移动轨迹；

步骤五：操作面板内的分析模块分析光束移动轨迹，并向控制模块发出信号；

步骤六：若轨迹运行正确，则刀具运行，否则，刀具不动作。

进一步地，步骤四中，气缸使垂直滑块在滑轨上移动，光束Y向移动；电机驱动旋转轴旋转，光束投射在红外接收板上的点X向移动；光束在移动位停留一段时间，模拟刀具实际下移至工件一侧所需的时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.机座内安装有模拟轨迹结构，在刀具进行对刀之前，通过模拟轨迹结构先对刀具实际的运行轨迹进行模拟，若模拟轨迹正确，则刀具继续对刀，可以避免刀具对刀时与工件碰撞，导致工件或刀具的损坏，提高安全操作性，同时延长了刀具的使用寿命。

2.在操作面板上设有模拟显示端，便于直观观察模拟运行轨迹，根据模拟后的对刀轨迹进行对刀，避免出现对刀失误，提高对刀的精度。

3.红外接收板设置成收放式，使用时展开、否则收起，延长红外接收板的使用寿命的同时，保证模拟运行轨迹的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的机座主视图；

图2为本发明的旋转轴轴测图；

图3为本发明的红外线束发生器主视图；

图4为本发明的红外线束放大图；

图5为本发明的操作面板的主视图；

图6为本发明的红外接收板俯视图；

图7为本发明的推拉槽主视图；

图8为本发明的红外接收板右视图；

图9为本发明的模块框图。

附图标记：100、机座；101、操作面板；102、开合门；103、加工腔；104、测试面；105、工作面；

200、程序显示屏；201、操作端；202、模拟显示端；203、时间显示端；204、模拟点；205、分析模块；206、控制模块；

300、垂直滑块；301、滑轨；302、连接块；303、旋转轴；304、红外线接收模块；305、垂直通槽；306、竖直轨道；307、延伸部；308、红外线束发生器；309、补偿导轨；310、补偿气缸；

400、推拉槽；401、限位槽；402、活动端杆；403、铰接板二；404、铰接轴；405、铰接板一；406、固定端杆；407、模拟框架。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机，包括机座100，机座100上设有操作面板101和开合门102，机座100内设有工作面105和测试面104，工作面105位于加工腔103上，用于承载工件装夹平台，测试面104位于工作面105上方，且测试面104位于一侧，为了使模拟对刀结构不干涉数控滚齿机内工件正常加工。

同时，测试面104和工作面105的距离大于工件完成后工作面105到工件顶端的距离。

如图1-图3所示，为了避免实际对刀时，造成刀具或工件碰撞影响机床正常工作，因此在机座100内设有模拟轨迹结构，模拟轨迹结构包括红外线束发生器308和红外线接收模块304、模拟框架407，模拟框架407安装在测试面104上，安装时，模拟框架407位于工件装夹结构、刀具一侧，工件装夹结构及刀具多方位移动加工时，不会接触到模拟框架407。

采用上述技术方案，模拟轨迹结构根据输入刀具和工件在机座内的实际坐标模拟刀具位置移动，起安全保护作用，再根据模拟的运行轨迹进行刀具对刀，提高刀具对刀的准确性。

红外线束发生器308位于机座100内，根据输入的刀具在机座内的实际坐标和工件在机座内的实际坐标进行模拟运行轨迹，机座100内壁上安装有补偿导轨309，补偿导轨309上安装有滑轨301，补偿导轨309顶部安装有补偿气缸310，补偿气缸310底端与滑轨301连接，由于旋转轴303旋转，从而实现红外线束发生器308发出的光束的X向移动，此时，光束旋转后其最低点会下移一定距离，为了补偿下移的距离，通过补偿气缸301上拉滑轨301，保证最后光束点停留时间与刀具实际下移到工件一侧所需的时间相对应。

如图2所示，滑轨301上对称连接有垂直滑块300，且两个垂直滑块300同步、同向移动，模拟刀具的Y向移动；

对称设立的垂直滑块300之间连接有旋转轴303，红外线束发生器308安装在旋转轴303上，且旋转轴303一端与电机连接，电机驱动旋转轴303旋转，则安装在旋转轴303上的红外线束发生器308的光束X向移动，即模拟刀具的X向移动；

如图5所示，操作面板101上设有时间显示端203，时间显示端203用于显示光束在定点停留的时间，即模拟刀具下移至工件一侧所需要的时间，从而模拟刀具的下移。

为了实现光束移动模拟刀具移动，机座100内还设有红外线接收模块304，其用于接收红外线束发生器308发出的红外线，且显示红外线束轨迹。

如图2和图6所示，红外线接收模块304包括红外接收板，红外接收板内设有红外线接收器，用于接受红外线束发生器308发出的红外光束，红外线接收模块304安装在模拟框架407上，红外接收板的尺寸与工作面105的实际尺寸呈比例缩小。

如图9所示，此时，红外接收板与刀具、工件装夹结构的控制模块206通信地耦合，且红外线接收模块304和控制模块206之间还连接有分析模块205，当红外接收板上的运行轨迹正确，则刀具正常对刀并完成后续操作。

操作面板101上设有程序显示屏200、操作端201，操作端201上设有多个按键，用于输入PLC程序，输入的PLC程序在程序显示屏200上显示。

根据输入的PLC程序，获取刀具移动轨迹中的坐标点，根据PLC程序中获取的坐标点，通过红外光束的移动进行模拟刀具的移动轨迹。

由于现有的机床对刀结构中，输入程序后，刀具即进行对刀，此时若输入程序有误，则刀具容易撞击工件，导致刀具损坏或工件磨损，因此通过在实际对刀前，对刀具的运动轨迹进行模拟，以便发现程序中的错误并及时修改，从而保证对刀的准确。

基于上述带有模拟对刀结构的数控滚齿机，本发明还提供了一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机的对刀方法，包括以下步骤：

初始位置红外接收板上，工作坐标为定点坐标，刀具的坐标是可变化的；

机座100内工件的实际位置移动至合适加工位，此时红外线束发生器308根据程序显示屏200内坐标进行模拟移动；

红外线束发生器308发出红外线光束，光束照在红外线接收板上，此时的光束点为未移动的刀具的坐标，位于滑轨301一端的气缸使垂直滑块300在滑轨301上移动，光束Y向移动；

电机驱动旋转轴303旋转，光束投射在红外接收板上的点X向移动；

光束停留一段时间，红外接收板向分析模块205发出信号，分析模块205分析轨迹运行是否正确，若指令正确，控制模块206发出信号，此时机座内的刀具正常运动，否则，刀具不动作。

实施例二

在上述实施例一的基础上，为了进一步直观看出对刀轨迹，如图5所示，操作面板101上还设有模拟显示端202，红外线接收模块304和模拟显示端202通信地耦合。

红外线束发生器308发出的光束照射在红外线接收模块304上，其光点坐标及运行轨迹显示在模拟显示端202，模拟显示端202上显示有模拟点204，模拟点204即为线束光点，模拟显示端202上两个模拟点，分别对应工件在实际工作面上的坐标、刀具投影在工作面上的坐标。

工作时，光束的移动轨迹显示在模拟显示端202，便于操作人员及时了解模拟运行情况，以便后期正确对刀。

本实施例中其他部件及原理与实施例一相同。

实施例三

在上述实施例二的基础上，为了进一步保护红外接收板，延长其使用寿命，提高模拟轨迹的准确性，如图6-图8所示，红外线接收模块304安装在模拟框架407上，红外接收板设置成可折叠式，模拟动作完成后，即收起红外接收板，此时加工产生的碎屑不会飞溅在红外接收板上，影响下次模拟工序的进行。

模拟框架407上设有限位槽401和推拉槽400，限位槽401用于红外接收板的收放，推拉槽400用于活动端杆402的移动，红外接收板位于限位槽401内，限位槽401内设有固定端杆406、活动端杆402、铰接轴404，固定端杆406、活动端杆402位于限位槽401两端，铰接轴404间隔均匀布设在固定端杆406和活动端杆402之间，固定端杆406和与其相邻的铰接轴404之间安装有铰接板一405，铰接板一405分别与固定端杆406和铰接轴404铰接；

活动端杆402和与其相邻的铰接轴404之间安装有铰接板二403，铰接板二403分别与活动端杆402、铰接轴404铰接，通过活动端杆402的移动，实现红外接收板的收放。

固定端杆406、活动端杆402穿过限位槽401延伸至推拉槽400内，固定端干406与推拉槽400固定连接，外力作用下，活动端杆402在推拉槽400内移动，铰接连接的铰接板一405和铰接板二403为一组铰接板，红外接收板由多组铰接板组成。

工作时，需要模拟轨迹，则固定端杆406位于推拉槽400一端，活动端杆402位于推拉槽400另一端，此时红外接收板处于展开状态；

工件实际加工时，活动端杆402位于固定端杆406一侧，且两者之间距离最短，此时红外接收板处于收起状态。

本实施例中其他部件及原理与实施例二相同。

实施例四

在上述实施例三的基础上，如图3所示，为了进一步保证模拟刀具下移动作的准确性，垂直滑块300上设有垂直通槽305，垂直通槽305内对称设立有竖直轨道306，竖直轨道306上连接有连接块302，旋转轴303位于连接块302之间，旋转轴303与连接块302转动连接，红外线束发生器308安装在旋转轴303上。

连接块302为电动滑块，垂直滑块300在滑轨301上移动时，即模拟刀具下移动作。

如图4所示，为了扩大光束X向移动的范围，红外线束发生器308和旋转轴303之间连接有延伸部307，延伸部307一端与旋转轴303固定连接，另一端与红外线束发生器308固定连接，且红外线束发生器308的底端面与延伸部307的底端面之间的夹角大于90°。

本实施例中其他部件及原理与实施例三相同。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种带有模拟对刀结构的数控滚齿机，包括机座，机座上设有操作面板和开合门，机座内设有工作面，工作面位于加工腔上，用于承载工件装夹平台，其特征在于，机座内安装有模拟轨迹结构，所述模拟轨迹结构包括红外线束发生器和红外线接收模块，模拟轨迹结构位于机座内一侧；红外线束发生器位于机座内，所述机座内壁上安装有补偿导轨，补偿导轨上安装有滑轨，补偿导轨顶部安装有补偿气缸，补偿气缸底端与滑轨连接，滑轨上对称连接有垂直滑块，对称设立的垂直滑块之间连接有旋转轴，所述红外线束发生器安装在旋转轴上，根据输入的刀具在机座内的实际坐标和工件在机座内的实际坐标的实际坐标进行模拟运行轨迹；红外线接收模块用于接收红外线束发生器发出的红外线，且显示红外线束轨迹。

2.根据权利要求1所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述红外线接收模块包括红外接收板，红外接收板内设有红外线接收器。

3.根据权利要求1所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述机座内设有测试面，测试面位于所述工作面上方，测试面处安装有模拟框架，模拟框架位于工件装夹结构、刀具一侧，红外线接收模块安装在模拟框架上，所述模拟框架上设有限位槽和推拉槽，红外接收板位于限位槽内，所述限位槽内设有固定端杆、活动端杆、铰接轴，所述固定端杆、活动端杆位于限位槽两端，铰接轴间隔均匀布设在固定端杆和活动端杆之间，固定端杆和与其相邻的铰接轴之间安装有铰接板一，铰接板一分别与固定端杆和铰接轴铰接；

活动端杆和与其相邻的铰接轴之间安装有铰接板二，铰接板二分别与活动端杆、铰接轴铰接。

4.根据权利要求3所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述测试面和工作面的距离大于工件完成后工作面到工件顶端的距离。

5.根据权利要求3所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述固定端杆、活动端杆穿过限位槽延伸至推拉槽内，固定端干与推拉槽固定连接，外力作用下，活动端杆在推拉槽内移动，铰接连接的铰接板一和铰接板二为一组铰接板，红外接收板由多组铰接板组成。

6.根据权利要求1所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述垂直滑块上设有垂直通槽，所述垂直通槽内对称设立有竖直轨道，竖直轨道上连接有连接块，旋转轴位于连接块之间，旋转轴与连接块转动连接，且旋转轴一端与电机连接，红外线束发生器安装在所述旋转轴上。

7.根据权利要求6所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述连接块为电动滑块，垂直滑块在滑轨上移动时，对称设立的垂直滑块同向且同步移动，红外线束发生器和旋转轴之间连接有延伸部，延伸部一端与旋转轴固定连接，另一端与红外线束发生器固定连接，且所述红外线束发生器的底端面与延伸部的底端面之间的夹角大于90°。

8.根据权利要求1所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机，其特征在于，所述操作面板上设有程序显示屏、操作端、模拟显示端和时间显示端，操作端上设有多个按键，用于输入PLC程序，输入的PLC程序在程序显示屏上显示，所述红外线接收模块和模拟显示端通信地耦合，红外线束发生器发出的光束照射在红外线接收模块上，其光点坐标及运行轨迹显示在模拟显示端，模拟显示端上显示有模拟点，模拟点即为线束光点。

9.一种使用如权利要求1-8中任意一项所述带有模拟对刀结构的数控滚齿机的对刀方法，包括以下步骤：

步骤一：通过伸缩气缸将活动端杆推至推拉槽一端，远离固定端杆，此时铰接板一和铰接板二为展平状态；

步骤二：红外线束发生器发出红外线光束，光束照在红外线接收板上，此时光束点坐标即为刀具坐标；

步骤三：模拟显示端上显示两个模拟点，分别为工件在工作面上的坐标、刀具投影在工作面上的坐标；

步骤四：根据程序显示屏上的坐标，红外线束发生器移动，使红外线束发生器照射的光点坐标靠近另一模拟点，光束移动轨迹即为刀具实际移动轨迹；

步骤五：操作面板内的分析模块分析光束移动轨迹，并向控制模块发出信号；

步骤六：若轨迹运行正确，则刀具运行，否则，刀具不动作。

10.根据权利要求9所述的带有模拟对刀结构的数控滚齿机的对刀方法，其特征在于，

步骤四中，气缸使垂直滑块在滑轨上移动，光束Y向移动；电机驱动旋转

轴旋转，光束投射在红外接收板上的点X向移动；光束在移动位停留一段时间，

模拟刀具实际下移至工件一侧所需的时间。