CN110900308B - 一种用于数控加工的刀具检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于数控加工的刀具检测方法，包括：步骤（A1）：调用被检测刀具，且输入被检测刀具工件坐标系的程序原点在机床坐标系中的坐标；步骤（B1）：调整被检测刀具的位置，使得被检测刀具上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1；步骤（C1）：令被检测刀具以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2+m转动，根据导电指示装置是否发出指示跳转到步骤（E1）或步骤（D1）；步骤（D1）：令被检测刀具以坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为ra1+rb1‑m转动，根据导电指示装置是否发出指示跳转到步骤（E1）或结束程序；步骤（E1）：检查设定是否正确并进行修正。

Description

一种用于数控加工的刀具检测方法

技术领域

本发明涉及一种对刀具进行检测的方法，尤其适用于数控加工中的刀具检测方法。

背景技术

随着飞机设计理念的转变提升，飞机起落架零件结构向整体化、复杂化方向发展，给起落架制造关键技术之一——数控加工技术提出了新的挑战：原材料毛坯成本高、工序流程复杂、加工周期长、报废损失大等，如起落架外筒、支柱毛坯成本100余万，近年已发生多起报废事故。同时，起落架产品呈现种类多、小批量混线加工的特点，加工过程隐藏着潜在质量隐患。现有加工过程中，经常需依赖操作人员视觉观察和高超的技能经验，且操作过程繁琐，存在主观误判情况，难以大规模推广应用。

在利用刀具进行加工时，需要定义程序原点，以程序原点作为坐标系原点建立编程坐标系（即工件坐标系）。工件坐标系各坐标轴必须要平行于机床坐标系各坐标轴。在利用刀具进行加工中，需要通过对刀、光学测量等方式确定程序原点在机床坐标系的坐标值，通过机床操作面板将程序原点的该坐标值手动输入到数控车床相应的刀具补偿单元中，数控***根据该输入的坐标值，经过坐标转换计算，确定工件坐标系的程序原点的位置，从而将机床坐标系原点偏移到所需的工件坐标系的程序原点，从而便于利用刀具进行后续加工。工件坐标系的程序原点一般选择在轴线与工件右端面、左端面或其它位置的交点上。另外，利用刀具进行加工，需要在机床控制平台上输入刀号来调用刀具。由于输入程序原点、输入刀号这些过程都是人工手动操作，因此可能会带来加工时的故障和差错，造成原材料的报废，从而造成严重的损失。

发明内容

本发明针对现有飞机起落架利用刀具加工材料时由于人工手动输入程序原点、输入刀号可能存在错误的问题，提供一种用于数控加工的刀具检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于数控加工的刀具检测方法，所述刀具上设置有具有圆形横截面的第一立体结构，所述刀具的第一立体结构的轴线与该刀具的轴线重合，定义机床坐标系中，Z轴平行于竖直方向，X轴、Y轴位于水平面上且相互垂直，机床上还安装有检测装置，所述检测装置包括底座、位于底座上端的测头、固定设置于底座或测头中的导电指示装置，所述被检测刀具抵接测头时，所述导电指示装置发出指示；

所述测头上设置有与第一立体结构形状相同的第二立体结构，所述第二立体结构的轴线与检测装置的轴线重合，所述第一立体结构的轴线、第二立体结构的轴线均与机床坐标系的Z轴平行；

所述方法包括：

步骤（A1）：在机床控制平台上，调用被检测刀具，且输入被检测刀具工件坐标系的程序原点在机床坐标系中的坐标，所述工件坐标系的x轴、y轴、z轴分别与机床坐标系的X轴、Y轴、Z轴对应平行；

步骤（B1）：调整被检测刀具的位置，使得被检测刀具上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1，z1为被检测刀具在起始点时被检测刀具上端面在工件坐标系的z轴的坐标，△z1为第一高度位置与第二高度位置在工件坐标系的z轴的坐标之差，第二高度位置为正确刀具在起始点时正确刀具中上端面的高度位置，第一高度位置满足如下条件：当正确刀具上端面位于第一高度位置时，第二立体结构上端面与机床工作台所在平面的垂直距离大于正确刀具的第一立体结构下端面与机床工作台所在平面的垂直距离，且第二立体结构下端面与机床工作台所在平面的垂直距离小于正确刀具的第一立体结构上端面与机床工作台所在平面的垂直距离；

步骤（C1）：令被检测刀具以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2+m转动，若导电指示装置发出指示，则跳转到步骤（E1），若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（D1），其中，x1、y1分别为被检测刀具在起始点时被检测刀具的轴线在工件坐标系的x轴、y轴的坐标，m为预设的调整距离，m＞0，m由被刀具切削的加工精度确定，△x1、△y1分别为检测装置轴线与正确刀具在起始点时正确刀具的轴线在工件坐标系的x轴、y轴的坐标之差，若第一立体结构、第二立体结构均为圆柱，则r2、r1分别为第二立体结构的半径、正确刀具的第一立体结构的半径，若第一立体结构、第二立体结构均为圆台或圆锥，则第二立体结构、正确刀具的第一立体结构锥面的倾斜角相同，且r2、r1分别为当正确刀具上端面位于第一高度位置时位于同一水平面的第二立体结构的半径、正确刀具的第一立体结构的半径；

步骤（D1）：令被检测刀具以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2-m转动，若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（E1），若导电指示装置发出指示，则被检测刀具的检测结果正确且坐标正确且程序结束；

步骤（E1）：检查坐标是否输入正确，且检查调用的被检测刀具是否为正确刀具，若检查结果为错误，则进行修正，并跳转到步骤（B1）。

本发明中，通过检测装置对被检测刀具进行检测。步骤（C1）中，令被检测刀具上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1且被检测刀具以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2+m转动。若步骤（C1）中导电指示装置发出指示，则说明程序原点的坐标或刀具调用可能出现错误，则需要跳转到步骤（E1）中进行检查输入是否正确、刀具调用是否正确。申请人在研究时发现，步骤（C1）中导电装置未发出指示可以说明被检测刀具未与测头发生碰撞，但不能由此确定程序原点的坐标正确且刀具调用正确。步骤（C1）中导电装置未发出指示，可能有3种情况：情况1：x0、y0、z0的输入正确且刀具调用正确使得被检测刀具的第一立体结构的侧壁在转动时与第二立体结构的侧壁在水平方向上的距离为m使得二者不会接触；情况2：z0输入错误使得被检测刀具第一立体结构的下端面在第二立体结构上端面的上方使得转动时二者根本不会接触；情况3：被检测刀具调用错误使得被检测刀具的半径小于正确刀具的半径使得二者的距离实际上大于m使得二者不会接触。因此，本申请中在步骤（C1）之后进行步骤（D1）的操作，从而避免仅进行步骤（C1）而可能出现的误判。在步骤（D1）中，令被检测刀具上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1且被检测刀具以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2-m转动。若步骤（D1）中导电指示装置仍未发出指示，说明可能是上述的情况2、情况3，因此需要跳转到步骤（E1）进行检查。若步骤（D1）中导电指示装置发出指示，则说明被检测刀具与测头碰撞，结合步骤（C1）中导电指示装置未发出指示、步骤（D1）中导电指示装置发出指示，从而说明步骤（D1）中，被检测刀具的第一立体结构的侧壁在转动时与第二立体结构的侧壁在水平方向上的距离设定为-m使得二者接触，从而排除了上述的情况2和情况3，从而可以确定x0、y0、z0的输入正确且刀具调用正确，则检测完成且程序结束。工件坐标系x轴、y轴的坐标(x1+△x1,y1+△y1)对应机床坐标系X轴、Y轴的坐标为(x0+x1+△x1, y0+y1+△y1)。工件坐标系z轴的坐标对应机床坐标系Z轴的坐标为z0+z1+△z1。

上述技术方案中，被检测刀具的转动为匀速转动；

所述步骤（C1）中，若在被检测刀具转动一周的过程中，导电指示装置多次、有规律发出指示，则判断所安装的被检测刀具为错误刀具；

所述步骤（C1）中，若在被检测刀具转动一周的过程中，导电指示装置发出一次指示或导电指示装置发出指示后测头破坏，则判断输入的坐标为错误坐标。

本发明中，通过导电指示装置发出指示的情况，可以对错误类型进行快速判断，从而提高加工效率。

上述技术方案中，所述步骤（B1）中，所述第一高度位置在工件坐标系的z轴的坐标根据第二立体结构在工件坐标系的z轴的坐标、第二立体结构的高度尺寸、正确刀具的第一立体结构的高度尺寸、正确刀具的第一立体结构在正确刀具中的高度位置确定。

本发明还提供一种用于数控加工的刀具检测方法，所述刀具具有与水平面平行的下端面，所述检测装置包括底座、位于底座上端的测头、固定设置于底座或测头中的导电指示装置，所述被检测刀具抵接测头时，所述导电指示装置发出指示；

所述测头具有与水平面平行的上端面，所述测头的轴线、被检测刀具的轴线均与机床坐标系的Z轴平行；

所述方法包括：

步骤（A2）：在机床控制平台上，调用被检测刀具，输入被检测刀具工件坐标系的程序原点在机床坐标系的Z轴上的坐标z0、被检测刀具的长度补偿值com_z；

步骤（B2）：调整被检测刀具的位置，使得被检测刀具下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z+m，被检测刀具的位置调整后，令被检测刀具以平行于测头上端面的延伸方向的方向平动，若导电指示装置发出指示，则跳转到步骤（D2），若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（C2），其中，z2为被检测刀具在起始点时被检测刀具下端面在工件坐标系的z轴的坐标，△z2为第三高度位置与第四高度位置在工件坐标系的z轴的坐标之差，第四高度位置为基准刀具在起始点时正确刀具的上端面所在的高度位置，第三高度位置满足如下条件：当基准刀具的上端面位于第三高度位置时，基准刀具下端面与测头上端面位于同一水平面上；

步骤（C2）：调整被检测刀具的位置，使得被检测刀具下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z-m，被检测刀具的位置调整后，令被检测刀具以平行于测头上端面的延伸方向的方向平动，若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（D2），若导电指示装置发出指示，则被检测刀具的检测结果正确长度补偿值com_z、坐标z0的输入正确，且程序结束；

步骤（D2）：检查坐标z0、长度补偿值com_z是否输入正确，且检查调用的被检测刀具是否为正确刀具，若检查结果为错误，则进行修正，并跳转到步骤（B2）。

申请人在研究时发现，现有生产中，由于加工时刀具一般不少于2把，对刀时需要对每把刀具进行Z值补偿，或因加工需要进行长度补偿值设置，均需要在机床控制面板上输入该补偿值，如果输入错误，会造成Z轴方向上的坐标发生错误，从而带来加工时的故障和差错，严重时造成原材料的报废，带来巨大经济损失。

本发明中，通过检测装置对被检测刀具进行检测。步骤（B2）中，令被检测刀具下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z+m，即被检测刀具下端面在机床坐标系的坐标为z2+△z2+com_z+m。若步骤（B2）中导电指示装置发出指示，则说明被检测刀具下端面位于测头上端面的下方使得二者发生碰撞，则说明刀具长度补偿值、程序原点在机床坐标系的Z轴上的坐标z0的输入、调用的被检测刀具可能出现错误，从而需要跳转到步骤（D2）进行检查。申请人在研究时发现，步骤（B2）中导电指示装置未发出指示可以说明被检测刀具未与测头发生碰撞，但不能由此确定刀具长度补偿值、程序原点在机床坐标系的Z轴上的坐标z0的输入、调用的被检测刀具均正确。步骤（B2）中导电指示装置未发出指示可能有如下情况：情况4：步骤（A2）中的输入正确且刀具调用正确使得被检测刀具未与测头碰撞；情况5：刀具长度补偿值或程序原点在机床坐标系的Z轴上的坐标z0的输入错误，使得被检测刀具下端面与测头上端面的距离实际上大于m使得二者不会接触；情况6：被检测刀具的长度比正确刀具的长度短使得被检测刀具下端面与测头上端面的距离实际上大于m使得二者不会接触。因此，本申请中在步骤（B2）之后进行步骤（C2）的操作，从而避免仅进行步骤（B2）而可能出现的误判。在步骤（C2）中，当被检测刀具下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z-m时，即被检测刀具下端面在机床坐标系的坐标为z0+z2+△z2+com_z-m。若步骤（C2）中导电指示装置仍未发出指示，说明可能是上述的情况5、情况6，因此需要跳转到步骤（D2）进行检查。若步骤（C2）中导电指示装置发出指示，则说明被检测刀具与测头碰撞，结合步骤（B2）中导电指示装置未发出指示以及步骤（C2）中导电指示装置发出指示，可以说明步骤（C2）中被检测刀具下端面与检测装置上端面在z轴上的距离为-m使得导电指示装置发出指示，从而确定步骤（A2）中的输入正确、被检测刀具的检测结果正确且程序结束。

上述技术方案中， m的取值范围均为[0.05mm，0.15mm]。

上述技术方案中，检测装置包括固定设置的底座、位于底座上端的测头，还包括弹性伸缩元件，所述弹性伸缩元件两端分别与底座、测头对应固定连接；

所述底座上开设有凹槽且所述测头具有伸入凹槽的凸部，或所述测头上开设有凹槽且所述底座具有伸入凹槽的凸部；

所述凹槽与凸部之间设置有电绝缘部，所述电绝缘部围绕凸部外周均匀分布或绕凹槽内周均匀分布；

被检测刀具抵接测头时，所述测头可相对于底座摆动，并且通过摆动可使得所述凹槽与所述凸部接触，使得导电指示装置发出指示；

所述底座、测头、弹性伸缩元件均为导体。

本发明中，测头未摆动时，测头、底座之间通过电绝缘部实现绝缘，导电指示装置不发出指示。若刀具位置错误，则被检测刀具碰触测头，则测头会相对于底座摆动，从而使得凹槽的内壁面与凸部的外壁面相互接触，从而使得导电指示装置发出指示。凹槽与凸部相互配合的结构，使得本发明的测头可以稳定设置，即使刀具接触测头，测头也不会因外力而过度偏摆，保证了装置安全性。

上述技术方案中，所述凸部外壁面、凹槽内壁面均为锥面，所述凸部外壁面的锥角α大于或小于凹槽内壁面的锥角β。

通过设置α大于β，使得当被检测刀具碰撞测头时，测头只需要进行较小角度的偏转即可使得凹槽与凸部接触，使得导电指示装置发出指示，避免出现测头摆动角度过大时造成弹性伸缩装置拉伸过长的问题。

上述技术方案中，所述电绝缘部安装在凹槽内壁面上且与所述凸部外壁面为线接触，或所述电绝缘部安装在凸部外壁面上且与凹槽内壁面为线接触。

通过设置电绝缘部与凹槽、凸部中的一个面接触，且与另一个线接触，使得测头便于相对与底座进行摆动。而且通过上述设置，可以使得测头相对于底座摆动后，凹槽的内壁面与凸部的外壁面可以实现接触，

所述电绝缘部厚度为0.1mm-0.2mm，所述电绝缘部安装在凸部外壁面上，所述电绝缘部为围绕凸部外壁面均匀分布的环状结构，与凸部外壁面接触的电绝缘部的表面积小于凸部外壁面表面积的10%；或

所述电绝缘部厚度为0.1mm-0.2mm，所述电绝缘部安装在凹槽内壁面上，所述电绝缘部为绕凹槽内壁面均匀分布的环状结构，与凹槽内壁面接触的电绝缘部的表面积小于凹槽外壁面表面积的10%。

通过上述设置，可以避免凹槽、凸部之间电路的误导通，且使得当被检测刀具碰撞测头时，测头只需要进行较小角度的偏转即可使得凹槽与凸部接触，使得导电指示装置发出指示，避免出现测头摆动角度过大时造成弹性伸缩装置拉伸过长的问题。

上述技术方案中，所述测头包括测头主体、与测头主体固定连接的保护结构、与保护结构固定连接的连接元件，所述测头、保护结构、连接元件在检测装置高度方向上由上到下依次设置，所述弹性伸缩元件与测头的固定连接位置位于连接元件；

定义弹性伸缩元件的拉伸长度为La，定义弹性伸缩元件最大拉伸长度为Lmax，所述保护结构具有当La/Lmax=θ时使得该保护结构发生断裂的结构，50%≤θ＜100%；

当所述凹槽与凸部位于初始接触状态时，La/Lmax＜θ；当所述测头具有凸部时，所述凸部设置于连接元件上；

当所述测头上开设有凹槽时，所述凹槽开设在连接元件中。

申请人在研究时发现，弹性伸缩元件易于损坏，使得需要经常更换弹性伸缩元件，从而浪费加工时间。本发明中，通过上述设置，使得当保护结构断裂时，可以对保护结构进行更换，而不会对弹簧造成损坏。La/Lmax＜θ时，凸部外壁面已与凹槽内壁面发生接触。

上述技术方案中，所述连接元件包括与保护结构固定连接的第一连接部、与第一连接部通过螺纹连接的第二连接部，所述测头、保护结构、第一连接部、第二连接部在检测装置高度方向上由上到下依次设置，所述弹性伸缩元件与测头的固定连接位置位于第二连接部；

当所述测头具有凸部时，所述凸部设置于第二连接部上；

当所述测头上开设有凹槽时，所述凹槽开设在第二连接部中。

本发明中，通过上述设置，使得当保护结构断裂时，可以将第一连接部、第二连接部进行拆卸，仅需要对测头主体、保护结构、第一连接部进行更换，而不会损坏弹性伸缩元件，不会影响设置在第二连接部上的凹槽或凸部的结构，节省成本。

上述技术方案中，所述保护结构的横截面面积小于所述测头主体的横截面面积，且小于第一连接部的横截面面积。

上述技术方案中，所述检测装置还包括蓄电元件，所述底座中设有容纳腔，靠近测头的容纳腔一侧具有凹形开口从而形成开设在底座上的所述凹槽，所述伸入凹槽的凸部位于靠近底座的测头一侧；

所述容纳腔内容纳有所述导电指示装置、蓄电元件，所述容纳腔下部下端设置有盖部，所述测头、弹性伸缩元件、导电指示装置、蓄电元件、盖部、底座依次电连接，或所述测头、弹性伸缩元件、蓄电元件、导电指示装置、盖部、底座依次电连接。

上述技术方案中，所述弹性伸缩元件为弹簧；

所述容纳腔中设置有第一电绝缘隔板、第二电绝缘隔板，所述导电指示装置容纳在底座、第一电绝缘隔板、第二电绝缘隔板围成的腔体中，所述蓄电元件容纳在底座、第二电绝缘隔板、盖部围成的腔体中；

所述弹簧一端与第一电绝缘隔板固定连接，另一端通过螺钉与测头固定连接；

所述蓄电元件一个电连接端固定在第二电绝缘隔板上，另一个电连接端与盖部接触；

所述导电指示装置的两个电连接端分别穿过第一电绝缘隔板、第二电绝缘隔板，从而分别与所述弹簧一端、所述蓄电元件一个电连接端对应电连接。

上述技术方案中，所述导电指示装置为导电发声装置；和/或

所述导电指示装置为指示灯，所述底座的侧壁上开设有可视窗口，所述可视窗口位于与所述指示灯对应的位置。通过设置可视窗口，从而方便对指示灯进行观察。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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本申请的一些实施例，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是本发明实施例的刀具检测方法；

图2（a）是本发明实施例的刀具检测方法中被检测刀具的第一立体结构为圆柱时被检测刀具的第一立体结构绕检测装置的第二立体转动的示意图；

图2（b）是本发明实施例的刀具检测方法中被检测刀具的第一立体结构为圆台时被检测刀具的第一立体结构绕检测装置的第二立体转动的示意图；

图2（c）是本发明实施例的刀具检测方法中被检测刀具平动时的示意图；

图3是本发明第一种实施方式的检测装置的整体结构示意图；

图4是图3的A-A剖视示意图；

图5是图3中测头的结构示意图；

图6是图3中测头主体和第一连接部的结构示意图；

图7是图3中底座、盖部、蓄电元件的结构示意图；

图8是本发明第一种实施方式的测头未摆动时连接部、底座的局部结构放大示意图；

图9是本发明第一种实施方式的测头摆动后使得测头与底座接触时连接部、底座的局部结构放大示意图；

图10是本发明第一种实施方式的第二连接部上设置电绝缘部的局部结构放大示意图；

图11（a）是本发明第一种实施方式的测头未摆动时连接部、底座的简化示意图；

图11（b）是本发明第二种实施方式的测头未摆动时连接部、底座的简化示意图；

图11（c）是本发明第三种实施方式的测头未摆动时连接部、底座的简化示意图；

图11（d）是本发明第四种实施方式的测头未摆动时连接部、底座的简化示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2（a）、图2（b）所示，本发明提供一种用于数控加工的刀具检测方法，所述刀具上设置有具有圆形横截面的第一立体结构，所述刀具的第一立体结构的轴线与该刀具的轴线重合，定义机床坐标系中，Z轴平行于竖直方向，X轴、Y轴位于水平面上且相互垂直，竖直方向垂直于水平面，机床上还安装有检测装置，所述检测装置包括底座4、位于底座4上端的测头20、固定设置于底座4或测头20中的导电指示装置，所述被检测刀具40抵接测头20时，所述导电指示装置发出指示；

所述测头20上设置有与第一立体结构形状相同的第二立体结构，所述第二立体结构的轴线与检测装置的轴线重合，所述第一立体结构的轴线、第二立体结构的轴线均与机床坐标系的Z轴平行；

所述方法包括：

步骤（A1）：在机床控制平台上，调用被检测刀具40，且输入被检测刀具40工件坐标系的程序原点在机床坐标系中的坐标（x0,y0,z0），所述工件坐标系的x轴、y轴、z轴分别与机床坐标系的X轴、Y轴、Z轴对应平行；

步骤（B1）：调整被检测刀具40的位置，使得被检测刀具40上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1，z1为被检测刀具40在起始点时被检测刀具40上端面在工件坐标系的z轴的坐标，△z1为第一高度位置与第二高度位置在工件坐标系的z轴的坐标之差，第二高度位置为正确刀具在起始点时正确刀具上端面的高度位置，第一高度位置满足如下条件：当正确刀具上端面位于第一高度位置时，第二立体结构上端面与机床工作台所在平面的垂直距离大于正确刀具的第一立体结构下端面与机床工作台所在平面的垂直距离，且第二立体结构下端面与机床工作台所在平面的垂直距离小于正确刀具的第一立体结构上端面与机床工作台所在平面的垂直距离（即当正确刀具上端面位于第一高度位置时，第二立体结构上端面的绝对高程高于正确刀具的第一立体结构下端面的绝对高程，且第二立体结构下端面的绝对高程低于正确刀具的第一立体结构上端面的绝对高程）；

步骤（C1）：令被检测刀具40以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2+m转动，若导电指示装置发出指示，则跳转到步骤（E1），若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（D1），其中，x1、y1分别为被检测刀具40在起始点时被检测刀具40的轴线在工件坐标系的x轴、y轴的坐标，m＞0，m由被刀具切削的加工精度确定，△x1、△y1分别为检测装置轴线与正确刀具在起始点时正确刀具的轴线在工件坐标系的x轴、y轴的坐标之差，若第一立体结构、第二立体结构均为圆柱，则r2、r1分别为第二立体结构的半径、正确刀具的第一立体结构的半径，若第一立体结构、第二立体结构均为圆台或圆锥，则第二立体结构、正确刀具的第一立体结构锥面的倾斜角相同，且r2、r1分别为当正确刀具上端面位于第一高度位置时位于同一水平面的第二立体结构的半径、正确刀具的第一立体结构的半径；

步骤（D1）：令被检测刀具40以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2-m转动，若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（E1），若导电指示装置发出指示，则被检测刀具40的检测结果正确且坐标(x0,y0,z0)正确且程序结束；

步骤（E1）：检查坐标(x0,y0,z0)是否输入正确，且检查调用的被检测刀具40是否为正确刀具，若检查结果为错误，则进行修正，并跳转到步骤（B1）。

测头主体201可仅包括圆柱、仅包括圆台、仅包括圆锥，或包括圆柱、圆台、圆锥的任意组合。

如图2（a）所示，第一立体结构、第二立体结构均为圆柱，即第一立体结构为第一圆柱401，第二立体结构为第二圆柱2001，即对被检测刀具的第一圆柱401进行检测。

如图2（b）所示，第一立体结构、第二立体结构均为圆台，即第一立体结构为第一圆台402，第二立体结构为第二圆台2002，即对被检测刀具的第一圆台402进行检测。

第二立体结构位于测头20上部。第二立体结构的高度尺寸、第二立体结构在机床坐标系中的位置、第二立体结构的形状参数均为已知参数；

正确刀具的第一立体结构的形状参数已知。例如，若第一立体结构为圆柱，则圆柱半径r1、圆柱高度均为已知参数。若第一立体结构为圆台，则圆台上表面半径、圆台下表面半径、圆台高度、圆台锥面的锥角均为已知参数。若第一立体结构为圆锥，则圆锥底面半径、圆锥高度、圆锥锥面的锥角均为一直参数。x1、△x1、y1、△y1、z1、△z1均为已知参数，例如可通过对正确刀具进行对刀的方式得到，本领域技术人员可以理解。

将被检测刀具40上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1，即被检测刀具40上端面在机床坐标系的Z轴的坐标为z0+z1+△z1，由于z1+△z1是确定的值，但由于人工输入被检测刀具40工件坐标系的程序原点在机床坐标系中的坐标（x0,y0,z0）可能出现错误，因此，检测刀具40上端面实际在机床坐标系的Z轴的坐标可能不是z0+z1+△z1，从而出现调整错误。

令被检测刀具40以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2+m转动时，被检测刀具40转动圆心在机床坐标系中的坐标应是(x0+x1+△x1,y0+y1+△y1)，由于人工输入x0、y0可能出现错误，使得圆形不是(x0+x1+△x1,y0+y1+△y1)，从而使得被检测刀具40可能与测头20发生碰撞。

若被检测刀具为正确刀具，则被检测刀具r1值是正确的，若x0、y0的设置正确，则以半径为r1+r2+m转动时，第一立体结构、第二立体结构的间距应为m，因此二者不应碰撞，导电指示装置不应发出指示。

若被检测刀具为正确刀具，则被检测刀具r1值是正确的，若x0、y0的设置正确，则以半径为r1+r2-m转动时，第一立体结构、第二立体结构的间距应为-m，即二者应碰撞，导电指示装置应发出指示。

上述技术方案中，被检测刀具40的转动为匀速转动；

所述步骤（C1）中，若在被检测刀具40转动一周的过程中，导电指示装置多次、有规律发出指示，则判断所安装的被检测刀具40为错误刀具；

所述步骤（C1）中，若在被检测刀具40转动一周的过程中，导电指示装置发出一次指示或导电指示装置发出指示后测头20破坏，则判断输入的坐标(x0,y0,z0)为错误坐标。

若所述步骤（C1）中，若在被检测刀具40转动一周的过程中，导电指示装置多次、有规律发出指示，则说明被检测刀具40的第一立体结构围绕第二立体结构旋转的过程中不断触碰第二立体结构。

上述技术方案中，所述步骤（B1）中，所述第一高度位置在工件坐标系的z轴的坐标根据第二立体结构在工件坐标系的z轴的坐标、第二立体结构的高度尺寸、正确刀具的第一立体结构的高度尺寸、正确刀具的第一立体结构在正确刀具中的高度位置确定。

本发明中，被检测刀具40安装在机床刀柄上，本领域技术人员可以理解。

如图1、图2（c）所示，本发明还提供一种用于数控加工的刀具检测方法，所述刀具具有与水平面平行的下端面，所述检测装置包括底座4、位于底座4上端的测头20、固定设置于底座4或测头20中的导电指示装置，所述被检测刀具40抵接测头20时，所述导电指示装置发出指示；

所述测头20具有与水平面平行的上端面，所述测头20的轴线、被检测刀具40的轴线均与机床坐标系的Z轴平行；

所述方法包括：

步骤（A2）：在机床控制平台上，调用被检测刀具40，输入被检测刀具40工件坐标系的程序原点在机床坐标系的Z轴上的坐标z0、被检测刀具40的长度补偿值com_z；

步骤（B2）：调整被检测刀具40的位置，使得被检测刀具40下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z+m，被检测刀具40的位置调整后，令被检测刀具40以平行于测头20上端面的延伸方向的方向平动，若导电指示装置发出指示，则跳转到步骤（D2），若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（C2），其中，z2为被检测刀具40在起始点时被检测刀具40下端面在工件坐标系的z轴的坐标，△z2为第三高度位置与第四高度位置在工件坐标系的z轴的坐标之差，第四高度位置为基准刀具在起始点时正确刀具的上端面所在的高度位置，第三高度位置满足如下条件：当基准刀具的上端面位于第三高度位置时，基准刀具下端面与测头20上端面位于同一水平面上；

步骤（C2）：调整被检测刀具40的位置，使得被检测刀具40下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z-m，被检测刀具40的位置调整后，令被检测刀具40以平行于测头20上端面的延伸方向的方向平动，若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（D2），若导电指示装置发出指示，则被检测刀具40的检测结果正确且长度补偿值com_z、坐标z0的输入正确，程序结束；

步骤（D2）：检查坐标z0、长度补偿值com_z是否输入正确，且检查调用的被检测刀具40是否为正确刀具，若检查结果为错误，则进行修正，并跳转到步骤（B2）。

被检测刀具40下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z+m，即被检测刀具40下端面在机床坐标系Z轴的坐标应为z0+z2+△z2+com_z+m，其中z0、com_z是人工输入的，有可能出现错误，使得被检测刀具40下端面在机床坐标系Z轴的坐标不是z0+z2+△z2+com_z+m。z2、△z2均为已知的值，可通过将正确刀具（或基准刀具）进行对刀等过程确定，本领域技术人员可以理解。

若z0、com_z的值均正确且被检测刀具为正确刀具，则被检测刀具40下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z+m时，被检测刀具40下端面与测头20上端面的距离应为m，即二者不应触碰，导电指示装置不应发出指示。

若z0、com_z的值均正确且被检测刀具为正确刀具，则被检测刀具40下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z-m时，被检测刀具40下端面与测头20上端面的距离应为-m，即二者应触碰，导电指示装置应发出指示。

上述技术方案中，m的取值范围均为[0.05mm，0.15mm]。

如图3所示，在本发明的第一种实施方式中，用于数控加工中的检测装置包括固定设置的底座4、位于底座4上端的测头20，还包括弹性伸缩元件30，所述弹性伸缩元件30两端分别与底座4、测头20对应固定连接。

如图5-10、图11（a）所示，在该第一种实施方式中，所述底座4上开设有凹槽200且所述测头20具有伸入凹槽200的凸部100；所述凹槽200与凸部100之间设置有电绝缘部3，电绝缘部3围绕凸部100外壁面外周均匀分布，所述电绝缘部3安装在凸部100外壁面上，电绝缘部3与凸部100外壁面为面接触且与凹槽200内壁面为线接触。可选的，所述电绝缘部3为围绕凸部100外壁面均匀分布的环状结构。

位于电绝缘部3与凹槽200内壁面接触的位置外侧的凹槽200内壁面的部分与位于电绝缘部3与凸部100外壁面接触的位置外侧的凸部100外壁面的部分相对设置。即，定义电绝缘部3与凸部100外壁面接触位置为第一位置，定义电绝缘部3与凹槽200内壁面接触位置为第二位置；定义第一部分为远离凸部100中心轴线且远离电绝缘部3的凸部100外壁面的部分；定义第二部分为远离凹槽200中心轴线且远离电绝缘部3的凹槽200内壁面的部分；所述第一部分、第二部分相对设置且均未设置所述电绝缘部。

被检测刀具40抵接测头20时，所述测头20可相对于底座4摆动，并且通过摆动可使得所述凹槽200与所述凸部100接触。所述底座4、测头20、弹性伸缩元件30均为导体。本发明中，被检测刀具40抵接测头20，意思是被检测刀具40接触测头20时向测头20施加压力。

所述检测装置还包括用于在凹槽200与凸部100接触时发出指示的导电指示装置，所述导电指示装置设置在底座4中。导电指示装置也可设置在测头20中。

测头20未摆动时，凹槽200与凸部100之间通过电绝缘部3实现二者的绝缘。测头20摆动后使得未设置电绝缘部3的凹槽200的位置与未设置电绝缘部3的凸部100的位置实现接触。

可选的，所述凸部100的外壁面、凹槽200的内壁面可均为锥面。所述凸部100外壁面的锥角α大于或小于凹槽200外壁面的锥角β。

所述凹槽200内壁面、电绝缘部3、凸部100内壁面依次接触，底座4通过电绝缘部3对测头20进行支撑。

如图5、图6、图10所示，所述测头20包括测头主体201、与测头主体201固定连接的保护结构60、与保护结构60固定连接的第一连接部21、与第一连接部21通过螺纹连接的第二连接部22，所述测头、保护结构60、第一连接部21、第二连接部22在检测装置高度方向上由上到下依次设置；

定义弹性伸缩元件30的拉伸长度为La，定义弹性伸缩元件30最大拉伸长度为Lmax，所述保护结构60具有当La/Lmax=θ时使得该保护结构60发生断裂的结构，θ为比例参考值，50%≤θ＜100%；

当所述凹槽200与凸部100位于初始接触状态时，La/Lmax＜θ；当所述测头20具有凸部100时，所述凸部100设置于第二连接部22上；

当所述测头20上开设有凹槽200时，所述凹槽200开设在第二连接部22中。

本申请中，La/Lmax即为La与Lmax的比值。θ为已知的预设值，θ的取值范围为50%≤θ＜100%。

例如，弹性伸缩元件30拉伸到最大拉伸位置的2/3的位置时，即θ=2/3时，保护结构60断开。而当θ＜2/3时，凸部100外壁面已与凹槽200外壁面接触。

如图11（a）所示，所述凸部（100）外壁面、凹槽（200）内壁面均为锥面，所述凸部100外壁面的锥角α大于凹槽200外壁面的锥角β。

在第一种实施方式中，测头主体201包括圆台结构和位于圆台结构下方的圆柱结构。测头主体201的形状可根据实际需要检测的刀具的形状进行设置。例如，若测头主体201包括圆柱结构，则检测装置可以对刀具上具有的圆柱结构的位置进行检测。若测头主体201包括圆台结构，则检测装置可以对刀具上具有的圆台结构的位置进行检测，本领域技术人员可以理解如何设置测头主体201的形状。

可选地，所述保护结构60的横截面面积小于所述测头主体201的横截面面积，且小于第一连接部21的横截面面积。保护结构60可为颈部。

如图3、图7所示，在第一种实施方式中，检测装置还包括蓄电元件6，所述底座4中设有容纳腔，靠近测头20的容纳腔具有凹槽形状从而形成开设在底座4上的凹槽200，靠近底座4的测头20一侧具有伸入凹槽200的凸部100；

所述容纳腔内容纳有所述导电指示装置、蓄电元件6，所述蓄电元件6下端设置有盖部5。在第一种实施方式中，所述测头20、弹性伸缩元件30、导电指示装置、蓄电元件6、盖部5、底座4依次电连接，也可设置所述测头20、弹性伸缩元件30、蓄电元件6、导电指示装置、盖部5、底座4依次电连接。导电指示装置的电连接端、蓄电元件6的电连接端与底座4均不直接电连接。

蓄电元件6可设置在底座4中，也可设置在测头20中。

如图6-8所示，在第一种实施方式中，所述弹性伸缩元件30可为弹簧，

所述容纳腔中设置有第一电绝缘隔板41、第二电绝缘隔板42，所述导电指示装置容纳在底座4、第一电绝缘隔板41、第二电绝缘隔板42围成的腔体中，所述蓄电元件6容纳在底座4、第二电绝缘隔板42、盖部5围成的腔体中；

所述弹簧一端与第一电绝缘隔板41、螺钉8固定连接，另一端通过螺钉8与测头20固定连接，从而使得弹簧另一端、螺钉8、测头20依次电连接；

所述蓄电元件6一个电连接端固定在第二电绝缘隔板42上，另一个电连接端与盖部5接触；

所述导电指示装置的两个电连接端分别穿过第一电绝缘隔板41、第二电绝缘隔板42，从而分别与所述弹簧一端、所述蓄电元件6一个电连接端对应电连接。蓄电元件6可为蓄电池或超级电容。

如图4所示，在第一种实施方式中，所述底座4的侧壁上开设有可视窗口43，所述可视窗口43位于与所述导电指示装置对应的位置。

可选的，所述导电指示装置为导电发声装置和/或指示灯。

在本实施方式中，可选的，所述电绝缘部3厚度为0.1mm-0.2mm，所述电绝缘部3安装在凸部100外壁面上。可选的，所述电绝缘部3为围绕凸部100外壁面均匀分布的环状结构。可选的，与凸部100外壁面接触的电绝缘部3的表面积小于凸部100外壁面表面积的10%。电绝缘部3可为采用绝缘材质制成的绝缘部分，例如绝缘涂层。

本发明中，导电发声装置可选择有源蜂鸣器。指示灯可选择LED信号灯。盖部5可选择盖设在容纳腔下部的滚花盖，蓄电元件6可选择电池，电绝缘部3可选择绝缘涂层，弹性伸缩元件30可选择弹簧。本发明的检测装置包括第一连接部21（可选择直径Ф50f7）、第二连接部22（可选择直径Ф50f7）、绝缘涂层、底座4（可选择直径Ф50f7，可导电金属材料）、滚花盖、电池、弹簧、螺钉8八个功能元件。第一连接部21可通过螺纹与第二连接部2连接，第二连接部22一端通过螺钉8锁紧弹簧7一端，第二连接部22另一端与底座4的凹槽200的内锥面局部贴合，经弹簧7拉力与底座4连接为一个整体。滚花盖5安装在底座4的另一端，限制内装电池的位置，在电池正极侧并联安装有源蜂鸣器和LED信号灯，并与弹簧7另一端接通。在第二连接部22的凸部100与底座4的凹槽200锥面配合处间隔一层0.1mm～0.2mm厚、面积小于凸部100锥面10%的绝缘涂层（凸部10022锥面的锥角略大于凹槽200内锥锥角，且其锥面大端外侧同心圆环一圈无绝缘涂层）。绝缘涂层紧密粘合在凸部的外锥面，具有良好绝缘性、耐磨特性。有源蜂鸣器和LED信号灯并联在电路中，一端触头固定在钢丝弹簧焊点处，另一端电路直接焊接在电池正极触头上，触头镶嵌于硬质绝缘材料中，并与硬质绝缘材料一起固定在底座4内。其中有源蜂鸣器和LED信号灯安装在底座4的窗口位置（窗口结构如图4，A-A剖视图），当电路形成闭合回路时，装置触发声光元件实现报警功能。本发明的检测装置安装于机床工作台上。本领域技术人员可根据需要对刀具进行的检测来确定检测装置的实际安装位置，本领域技术人员可以理解。

正常情况，防错测头2与底座4靠绝缘涂层断开电路。

本发明的检测装置为依托接触式防差错技术。本发明的电路部分主要由蓄电元件6、底座4（相当部分导线）、弹簧（相当部分导线）、有源蜂鸣器、LED信号灯和可摆动的防错测头组成。检测装置工作时，依据刀具在与声光防差错装置协同执行预设机械运动，一旦刀具触碰到测头主体201，就会引起测头20整体偏摆，使凸部100的无绝缘部分外锥面与底座4的凹槽200的内锥面线性接触，就接通“滚花盖→电池→有源蜂鸣器和LED信号灯→弹簧→测头20→底座4→滚花盖”的封闭电路***，可触发有源蜂鸣器就发出嗡鸣声响和LED信号灯呈红色警示。为防止测头20的偏摆拉力瞬间超出弹簧钢丝最大临界值。测头20上在测头主体201和第一连接部21之间设置有保护结构，从而在测头主体201和第一连接部之间形成的环形槽结构，该环形槽结构为人为设计的受力薄弱点。当弹簧钢丝拉力达到2/3临界值时，测头20在环形槽细颈处率先发生刚性断裂，实现过载防护功能。测头20发生物理破坏或磨损严重情况下，只需更换新功能部件即可继续使用。

底座4、测头20在受力时可以相对产生微偏摆，偏摆时凸部100与凹槽200的非绝缘部分（即未设置电绝缘部3的位置）接触形成电流回路，从而可以触发有源蜂鸣器就发出嗡鸣声响和LED信号灯呈红色警示。底座4、盖部5均由导电金属制成。

在实际应用中，可根据实际需要将该检测装置放置在一定位置，可操作刀具进行预定运动，根据导电指示装置是否发出指示来确定刀具位置是否错误。检测装置放置的位置、刀具所进行的运动根据实际需要检测的刀具、实际的加工来确定，本领域技术人员可以理解如何设置。

如图11（b）所示，本实施中第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于：在第二种实施方式中，所述电绝缘部3安装在凹槽200内壁面上，电绝缘部3与凹槽200内壁面为面接触且与凸部100外壁面为线接触。所述电绝缘部3可为绕凹槽200内壁面均匀分布的环状结构。可选的，所述电绝缘部3厚度为0.1mm-0.2mm。可选的，所述电绝缘部3为绕凹槽200内壁面均匀分布的环状结构，与凹槽200内壁面接触的电绝缘部3的表面积小于凹槽200外壁面表面积的10%。除了上述区别之外，第二种实施方式的检测装置的结构均可参照第一种实施方式。

如图11（c）所示，本实施中第三种实施方式与第一种实施方式的区别在于：在第三种实施方式中，所述测头20上开设有凹槽200且所述底座4具有伸入凹槽200的凸部100，所述电绝缘部3安装在凸部100外壁面上。在本实施方式中，可选的，所述电绝缘部3厚度为0.1mm-0.2mm。可选的，所述电绝缘部3为围绕凸部100外壁面均匀分布的环状结构。可选的，与凸部100外壁面接触的电绝缘部3的表面积小于凸部100外壁面表面积的10%。除了上述区别之外，第三种实施方式的检测装置的结构均可参照第一种实施方式。

如图11（d）所示，本实施中第四种实施方式与第一种实施方式的区别在于：在第四种实施方式中，所述测头20上开设有凹槽200且所述底座4具有伸入凹槽200的凸部100；所述凹槽200与凸部100之间设置有电绝缘部3，所述电绝缘部3安装在凹槽200内壁面上，电绝缘部3与凹槽200内壁面为面接触且与凸部100外壁面为线接触。可选的，所述电绝缘部3为绕凹槽200内壁面均匀分布的环状结构。在本实施方式中，可选的，所述电绝缘部3厚度为0.1mm-0.2mm。可选的，与凹槽200内壁面接触的电绝缘部3的表面积小于凹槽200外壁面表面积的10%。除了上述区别之外，第四种实施方式的检测装置的结构均可参照第一种实施方式。

所述第二立体结构设置于所述测头主体201上。

机床上夹持刀柄50，从而使得刀具40可以实现转动、平动等运动。

本发明的检测装置与预设运动协同响应，触发导电指示装置发出指示，实现差错防止，如刀具在数控加工前，按预先设定的轨迹执行子程序检测命令，判定、识别程序原点，刀具直径、根部R，Z值输入等信息的正确性。

机床按预设指令依次调用刀具绕声光防差错装置进行机械检测，具体流程见图4。

本申请中检测装置的机械检测含偏离、过切两个检测环节，每个环节又含有三个检测运动，通过刀具执行预设运动，对程序原点，刀具直径、根部R，Z值输入等信息进行检测与识别。两个检测环节具有相似的三个检测运动，仅是偏离、过切检测环节中的刀具代码参数设置有差异。如图1所示，刀具在三个检测运动中至少发生三次差错警示，每个运动至少发生一次差错警示。当偏置量大于零时，为偏离检测环节，刀具在三个检测运动中始终与检测装置的测头主体201保持一定距离，因此检测装置也不会因外力偏摆，触发声、光差错识别信号。为避免偏置量为零可能产生的“过切”虚假信号，可将偏置量设置为一个小于零的数值，类似数控仿真中的过切“碰撞”检测，刀具可触发三次声光差错警示每个运动至少发生一次差错警示。声光防差错技术正是借助刀具在偏离、过切两个检测环节中与声光防差错装置的运动响应，来判断加工前程序原点、刀具参数等信息的正确、有效性表1。

检测运动具体操作为：

检测运动1、4：刀具绕防错装置的防过载测头外圆旋转一周，如图2（a）所示；

检测运动2、5：刀具绕防过载测头45°倒角面旋转一周图5中，如图2（b）所示；

检测运动3、6：刀具沿防过载测头端面平动一次图5右，如图2（c）所示。

表1 机械检测运动对应的效果

序号	检测目的
		检测运动1、4	检测程序原点、刀具参数是否正确，刀具调用、刀具安装是否有误
检测运动2、5	检测刀具根部R值是否正确
		检测运动3、6	检测刀具Z值输入是否正确

数控加工前，通过预设程序段对每把调用刀具执行偏离、过切两个检测环节6个机械运动，最终实现加工前防差错技术。

若调用偏离检测运动时，1、4中发生碰撞，旋转一周多次有规律声光报警说明刀具调用错误，若一次或防过载测头破坏说明程序原点错误。

图2（b）中刀具端面圆角部分即为刀具根部R。偏离即是刀具执行三个检测运动时，刀具一直与检测头有一个微小间距，过切就是刀具执行三个检测运动时，会挤压检测装置。偏置量为零表示刀具在绕本装置运动时，一直为相切状态。本发明中，通过偏离和过切检测相互印证确保差错识别是正确的。

机床控制平台为现有结构，本领域技术人员了解如何操作，本领域技术人员也了解如何在机床控制面板上操作。现有刀具通常具有圆柱形或部分圆柱形的结构，本申请中刀具的轴线即为圆柱形的轴线。本申请中，在机床控制平台输入参数，即表示在机床控制面板上操作。

如何设置刀具长度补偿也是本领域技术人员所熟知的，可以参考现有技术中的文献。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种用于数控加工的刀具检测方法，所述刀具上设置有具有圆形横截面的第一立体结构，所述刀具的第一立体结构的轴线与该刀具的轴线重合，定义机床坐标系中，Z轴平行于竖直方向，X轴、Y轴位于水平面上且相互垂直，所述竖直方向垂直于水平面，其特征在于，机床上还安装有检测装置，所述检测装置包括底座（4）、位于底座（4）上端的测头（20）、固定设置于底座（4）或测头（20）中的导电指示装置，被检测刀具（40）抵接测头（20）时，所述导电指示装置发出指示；

所述测头（20）上设置有与第一立体结构形状相同的第二立体结构，所述第二立体结构的轴线与检测装置的轴线重合，所述第一立体结构的轴线、第二立体结构的轴线均与机床坐标系的Z轴平行；

所述方法包括：

步骤（A1）：在机床控制平台上，调用被检测刀具（40），且输入被检测刀具（40）工件坐标系的程序原点在机床坐标系中的坐标（x0,y0,z0），所述工件坐标系的x轴、y轴、z轴分别与机床坐标系的X轴、Y轴、Z轴对应平行；

步骤（B1）：调整被检测刀具（40）的位置，使得被检测刀具（40）上端面在工件坐标系的z轴的坐标为z1+△z1，z1为被检测刀具（40）在起始点时被检测刀具（40）上端面在工件坐标系的z轴的坐标，△z1为第一高度位置与第二高度位置在工件坐标系的z轴的坐标之差，第二高度位置为正确刀具在起始点时正确刀具上端面的高度位置，第一高度位置满足如下条件：当正确刀具上端面位于第一高度位置时，第二立体结构上端面与机床工作台所在平面的垂直距离大于正确刀具的第一立体结构下端面与机床工作台所在平面的垂直距离，且第二立体结构下端面与机床工作台所在平面的垂直距离小于正确刀具的第一立体结构上端面与机床工作台所在平面的垂直距离；

步骤（C1）：令被检测刀具（40）以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2+m转动，若导电指示装置发出指示，则跳转到步骤（E1），若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（D1），其中，x1、y1分别为被检测刀具（40）在起始点时被检测刀具（40）的轴线在工件坐标系的x轴、y轴的坐标，m为预设的调整距离，m＞0，且m由被检测刀具切削的加工精度确定，△x1、△y1分别为检测装置轴线与正确刀具在起始点时正确刀具的轴线在工件坐标系的x轴、y轴的坐标之差，若第一立体结构、第二立体结构均为圆柱，则r2、r1分别为第二立体结构的半径、正确刀具的第一立体结构的半径，若第一立体结构、第二立体结构均为圆台或圆锥，则第二立体结构、正确刀具的第一立体结构锥面的倾斜角相同，且r2、r1分别为当正确刀具上端面位于第一高度位置时位于同一水平面的第二立体结构的半径、正确刀具的第一立体结构的半径；

步骤（D1）：令被检测刀具（40）以工件坐标系中的坐标(x1+△x1,y1+△y1)为圆心、半径为r1+r2-m转动，若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（E1），若导电指示装置发出指示，则被检测刀具（40）的检测结果正确且坐标（x0,y0,z0）正确且程序结束；

步骤（E1）：检查坐标（x0,y0,z0）是否输入正确，且检查调用的被检测刀具（40）是否为正确刀具，若检查结果为错误，则进行修正，并跳转到步骤（B1）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被检测刀具（40）的转动为匀速转动；

所述步骤（C1）中，若在被检测刀具（40）转动一周的过程中，导电指示装置多次、有规律发出指示，则判断所安装的被检测刀具（40）为错误刀具；

所述步骤（C1）中，若在被检测刀具（40）转动一周的过程中，导电指示装置发出一次指示或导电指示装置发出指示后测头（20）破坏，则判断输入的坐标（x0,y0,z0）为错误坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（B1）中，所述第一高度位置在工件坐标系的z轴的坐标根据第二立体结构在工件坐标系的z轴的坐标、第二立体结构的高度尺寸、正确刀具的第一立体结构的高度尺寸、正确刀具的第一立体结构在正确刀具中的高度位置确定。

4.一种用于数控加工的刀具检测方法，所述刀具具有与水平面平行的下端面，其特征在于，检测装置包括底座（4）、位于底座（4）上端的测头（20）、固定设置于底座（4）或测头（20）中的导电指示装置，被检测刀具（40）抵接测头（20）时，所述导电指示装置发出指示；

所述测头（20）具有与水平面平行的上端面，所述测头（20）的轴线、被检测刀具（40）的轴线均与机床坐标系的Z轴平行；

所述方法包括：

步骤（A2）：在机床控制平台上，调用被检测刀具（40），输入被检测刀具（40）工件坐标系的程序原点在机床坐标系的Z轴上的坐标z0、被检测刀具（40）的长度补偿值com_z；

步骤（B2）：调整被检测刀具（40）的位置，使得被检测刀具（40）下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z+m，被检测刀具（40）的位置调整后，令被检测刀具（40）以平行于测头（20）上端面的延伸方向的方向平动，若导电指示装置发出指示，则跳转到步骤（D2），若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（C2），其中，z2为被检测刀具（40）在起始点时被检测刀具（40）下端面在工件坐标系的z轴的坐标，△z2为第三高度位置与第四高度位置在工件坐标系的z轴的坐标之差，第四高度位置为基准刀具在起始点时正确刀具的上端面所在的高度位置，第三高度位置满足如下条件：当基准刀具的上端面位于第三高度位置时，基准刀具下端面与测头（20）上端面位于同一水平面上；m为预设的调整距离，m＞0，且m由被检测刀具切削的加工精度确定；

步骤（C2）：调整被检测刀具（40）的位置，使得被检测刀具（40）下端面在工件坐标系的z轴的坐标为z2+△z2+com_z-m，被检测刀具（40）的位置调整后，令被检测刀具（40）以平行于测头（20）上端面的延伸方向的方向平动，若导电指示装置未发出指示，则跳转到步骤（D2），若导电指示装置发出指示，则被检测刀具（40）的检测结果正确且长度补偿值com_z、坐标z0的输入正确，程序结束；

步骤（D2）：检查坐标z0、长度补偿值com_z是否输入正确，且检查调用的被检测刀具（40）是否为正确刀具，若检查结果为错误，则进行修正，并跳转到步骤（B2）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的刀具检测方法，其特征在于，m的取值范围均为[0.05mm，0.15mm]。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的刀具检测方法，其特征在于，所述检测装置还包括弹性伸缩元件（30），所述弹性伸缩元件（30）两端分别与底座（4）、测头（20）对应固定连接；

所述底座（4）上开设有凹槽（200）且所述测头（20）具有伸入凹槽（200）的凸部（100），或所述测头（20）上开设有凹槽（200）且所述底座（4）具有伸入凹槽（200）的凸部（100）；

所述凹槽（200）与凸部（100）之间设置有电绝缘部（3），所述电绝缘部（3）围绕凸部（100）外周均匀分布或绕凹槽（200）内周均匀分布；

被检测刀具（40）抵接测头（20）时，所述测头（20）可相对于底座（4）摆动，并且通过摆动可使得所述凹槽（200）与所述凸部（100）接触，使得导电指示装置发出指示；

所述底座（4）、测头（20）、弹性伸缩元件（30）均为导体；

所述凸部（100）外壁面、凹槽（200）内壁面均为锥面，所述凸部（100）外壁面的锥角α大于或小于凹槽（200）内壁面的锥角β；

所述电绝缘部（3）围绕凸部（100）外周均匀分布且安装在凸部（100）外壁面上且与凹槽（200）内壁面为线接触，或所述电绝缘部（3）绕凹槽（200）内周均匀分布且安装在凹槽（200）内壁面上且与凸部（100）外壁面为线接触。

7.根据权利要求6所述的刀具检测方法，其特征在于，

所述电绝缘部（3）厚度为0.1mm-0.2mm，所述电绝缘部（3）安装在凸部（100）外壁面上，所述电绝缘部（3）为围绕凸部（100）外壁面均匀分布的环状结构，与凸部（100）外壁面接触的电绝缘部（3）的表面积小于凸部（100）外壁面表面积的10%；或

所述电绝缘部（3）厚度为0.1mm-0.2mm，所述电绝缘部（3）安装在凹槽（200）内壁面上，所述电绝缘部（3）为绕凹槽（200）内壁面均匀分布的环状结构，与凹槽（200）内壁面接触的电绝缘部（3）的表面积小于凹槽（200）外壁面表面积的10%。

8.根据权利要求6所述的刀具检测方法，其特征在于，所述测头（20）包括测头主体（201）、与测头主体（201）固定连接的保护结构（60）、与保护结构（60）固定连接的连接元件，所述测头主体（201）、保护结构（60）、连接元件在检测装置高度方向上由上到下依次设置，所述弹性伸缩元件（30）与测头（20）的固定连接位置位于连接元件；

定义弹性伸缩元件（30）的拉伸长度为La，定义弹性伸缩元件（30）最大拉伸长度为Lmax，所述保护结构（60）具有当La/Lmax=θ时使得该保护结构（60）发生断裂的结构，50%≤θ＜100%；

当所述凹槽（200）与凸部（100）位于初始接触状态时，La/Lmax＜θ；

当所述测头（20）具有凸部（100）时，所述凸部（100）设置于连接元件上；

当所述测头（20）上开设有凹槽（200）时，所述凹槽（200）开设在连接元件中；

所述连接元件包括与保护结构（60）固定连接的第一连接部（21）、与第一连接部（21）通过螺纹连接的第二连接部（22），所述测头主体（201）、保护结构（60）、第一连接部（21）、第二连接部（22）在检测装置高度方向上由上到下依次设置，所述弹性伸缩元件（30）与测头（20）的固定连接位置位于第二连接部（22），当所述测头（20）具有凸部（100）时，所述凸部（100）设置于第二连接部（22）上，当所述测头（20）上开设有凹槽（200）时，所述凹槽（200）开设在第二连接部（22）中；

所述保护结构（60）的横截面面积小于所述测头主体（201）的横截面面积，且小于第一连接部（21）的横截面面积；

所述保护结构（60）与测头主体（201）为可拆卸连接。

9.根据权利要求6所述的刀具检测方法，其特征在于，还包括蓄电元件（6），所述底座（4）中设有容纳腔，靠近测头（20）的容纳腔一侧具有凹形开口从而形成开设在底座（4）上的所述凹槽（200），所述伸入凹槽（200）的凸部（100）位于靠近底座（4）的测头（20）一侧；

所述容纳腔内容纳有所述导电指示装置、蓄电元件（6），所述容纳腔下部设置有盖部（5），所述测头（20）、弹性伸缩元件（30）、导电指示装置、蓄电元件（6）、盖部（5）、底座（4）依次电连接，或所述测头（20）、弹性伸缩元件（30）、蓄电元件（6）、导电指示装置、盖部（5）、底座（4）依次电连接；

所述弹性伸缩元件（30）为弹簧，所述容纳腔中设置有第一电绝缘隔板（41）、第二电绝缘隔板（42），所述导电指示装置容纳在底座（4）、第一电绝缘隔板（41）、第二电绝缘隔板（42）围成的腔体中，所述蓄电元件（6）容纳在底座（4）、第二电绝缘隔板（42）、盖部（5）围成的腔体中，所述弹簧一端与第一电绝缘隔板（41）固定连接，另一端通过螺钉（8）与测头（20）固定连接，所述蓄电元件（6）一个电连接端固定在第二电绝缘隔板（42）上，另一个电连接端与盖部（5）接触，所述导电指示装置的两个电连接端分别穿过第一电绝缘隔板（41）、第二电绝缘隔板（42），从而分别与所述弹簧一端、所述蓄电元件（6）一个电连接端对应电连接。

10.根据权利要求6所述的刀具检测方法，其特征在于，所述导电指示装置为导电发声装置；和/或

导电指示装置为指示灯，所述底座（4）的侧壁上开设有可视窗口（43），所述可视窗口（43）位于与所述指示灯对应的位置。

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