CN114578755A - 一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，包括车床和补偿***，所述车床左侧固定有工件夹具，所述车床右端后侧滑动设置有刀具进给装置，所述刀具进给装置上设置有若干切刀，所述车床中间前侧滑动有支撑台，所述支撑台后侧设置有伸缩杆，所述伸缩杆末端设置有工件托，所述伸缩杆末端设置有支撑台，所述支撑台与车床内壁滑动连接，所述补偿***包括输入模块、储存模块、模拟模块、计算模块、检测模块和驱动模块，所述检测模块包括压力传感器和距离传感器，该装置解决了当前车床不能用于长轴加工的问题。

Description

一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置
技术领域
本发明属于数控机床技术领域，具体涉及一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置。
背景技术
车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。
现在普遍的车床主要用于短轴加工，若想用它进行长轴加工为多根短轴，长轴末端由于切削时切刀的力，会发生较大的偏移，现有的常用技术手段是增加一根支撑杆，但是当支撑杆和加工位置距离较大时，依然会发生偏移，因此车床难以用于长轴加工。该现象成为本领域人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的集材装置一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，包括车床和补偿***，所述车床左侧固定有工件夹具，所述车床右端后侧滑动设置有刀具进给装置，所述刀具进给装置上设置有若干切刀，所述车床前侧内壁滑动有支撑台，所述支撑台后侧设置有伸缩杆，所述伸缩杆末端设置有工件托。
本发明进一步说明，所述补偿***包括输入模块、储存模块、模拟模块、计算模块、检测模块和驱动模块，所述检测模块包括压力传感器和距离传感器，所述压力传感器和距离传感器均位于伸缩杆内部，用于检测伸缩杆受到或输出的力，以及伸缩杆的长度变化量，所述驱动模块分别与工件夹具、刀具进给装置、支撑台电连接，用于驱动工件夹具旋转，和刀具进给装置、支撑台的移动。
本发明进一步说明，所述输入模块与储存模块、模拟模块电连接，所述输入模块用于工作人员输入加工代码，传输至储存模块进行储存，所述模拟模块用于建立模型，利用加工代码，配合计算模块和检测模块进行长工件轴的分段式加工，同时模拟出加工进程，用于实时检测进刀量。
本发明进一步说明，所述补偿***包括以下运行步骤：
S1、工作人员将工件轴固定至工件夹具上,并通过输入模块将加工程序储存至储存模块；
S2、工作人员将刀具进给装置移动至试切位置，同时支撑台移动至相同位置；
S3、伸缩杆5伸长，直至压力传感器检测到伸缩杆受到较大的力，表明工件托6已经接触并挤压工件轴，伸缩杆停止伸长，并放松；
S4、开始第一次试切，同时距离传感器检测伸缩杆收缩量，即为工件轴试切点的偏移距离Y，试切结束后，重复一次S3，进入S5；
S5、伸缩杆固定不动，开始第二次试切，压力传感器记录第二次试切期间，伸缩杆的最大受力F；
S6、计算模块根据偏移距离Y和最大受力F计算出该切刀的修正系数；
S7、支撑台向左移动l+100mm，其中l为单次加工长度；
S8、开始加工，计算模块和驱动模块驱动伸缩杆进行工件修正和刀具补正；
S9、加工完成后，支撑台和刀具进给装置各向左移动l，重复步骤S9，直至工件轴全部加工完成。
本发明进一步说明，所述S3-S6中，第一次试切和第二次试切的进刀量相同，记录为v测，同时切刀的修正系数计算方法为：
Figure BDA0003529967260000031
式中，C表示切刀的修正系数，Y为S4中得到的工件轴试切点的偏移距离Y，X为试切时刀具进给装置与工件夹具之间的距离。
本发明进一步说明，所述S3中，伸缩杆放松，确保工件轴不会受到切刀以外的力，保证偏移量测量的准确性。
本发明进一步说明，所述S8中，工件修正方式为伸缩杆通过工件托为工件轴提供一定的支撑力，确保进行切削时，切削点的轴线方向不会倾斜，其支撑力F支的计算公式为：
Figure BDA0003529967260000032
式中，A为工件托与工件夹具之间的距离，v进为加工时的进刀量，d为切刀和工件夹具之间的距离，通过上述公式，通过伸缩杆和工件托在加工长工件轴时，在不会被加工的位置通过支撑力，确保切削时，加工位置的轴线方向与工件夹具旋转轴平行，避免工件轴过长，切刀切削时的力让工件轴偏移，导致加工误差，解决了普通机床不能进行长工件轴加工的问题。
本发明进一步说明，所述S8中，刀具补正量计算公式为：
Figure BDA0003529967260000033
式中，x为切刀进行切削时的刀具补正量，确保在加工时，在工件轴偏移修正后，切刀移动量也发生改变，避免切削过多。
本发明进一步说明，所述S5中，当压力传感器检测到受力过大时，说明切刀磨损过于严重，通过外置报警模块提醒工作人员更换切刀。
本发明进一步说明，所述工件托表面设置有若干滚子，避免工件托影响工件轴旋转。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过伸缩杆和工件托在加工长工件轴时，在不会被加工的位置通过支撑力，确保切削时，加工位置的轴线方向与工件夹具旋转轴平行，避免工件轴过长，切刀切削时的力让工件轴偏移，导致加工误差，解决了普通机床不能进行长工件轴加工的问题。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的第一次试切示意图；
图3是本发明的第二次试切示意图；
图4是本发明的补偿原理示意图；
图5是本发明的补偿***示意图；
图中：1、车床；2、工件夹具；3、刀具进给装置；4、切刀；5、伸缩杆；6、支撑台。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。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。
请参阅图1-5，本发明提供技术方案：一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，车床1和补偿***，车床1左侧固定有工件夹具2，车床1右端后侧滑动设置有刀具进给装置3，刀具进给装置3上设置有若干切刀4，车床1前侧内壁滑动有支撑台7，支撑台7后侧设置有伸缩杆5，伸缩杆5末端设置有工件托6；
补偿***包括输入模块、储存模块、模拟模块、计算模块、检测模块和驱动模块，检测模块包括压力传感器和距离传感器，压力传感器和距离传感器均位于伸缩杆5内部，用于检测伸缩杆5受到或输出的力，以及伸缩杆5的长度变化量，驱动模块分别与工件夹具2、刀具进给装置3、支撑台6电连接，用于驱动工件夹具2旋转，和刀具进给装置3、支撑台6的移动；
输入模块与储存模块、模拟模块电连接，输入模块用于工作人员输入加工代码，传输至储存模块进行储存，模拟模块用于建立模型，将工件轴加工起始位置中心作为原点，切刀4向左进刀方向和向后退刀方向分别作为y轴和x轴，利用加工代码，配合计算模块和检测模块进行长工件轴的分段式加工，同时模拟出加工进程，用于实时检测进刀量；
补偿***包括以下运行步骤：
S1、工作人员将工件轴固定至工件夹具2上,并通过输入模块将加工程序储存至储存模块；
S2、工作人员将刀具进给装置3移动至试切位置，同时支撑台7移动至相同位置；
S3、伸缩杆5伸长，直至压力传感器检测到伸缩杆5受到较大的力，表明工件托6已经接触并挤压工件轴，伸缩杆5停止伸长，并放松；
S4、开始第一次试切，同时距离传感器检测伸缩杆5收缩量，即为工件轴试切点的偏移距离Y，试切结束后，重复一次S3，进入S5；
S5、伸缩杆5固定不动，开始第二次试切，压力传感器记录第二次试切期间，伸缩杆5的最大受力F；
S6、计算模块根据偏移距离Y和最大受力F计算出该切刀的修正系数；
S7、支撑台7向左移动l+100mm，其中l为单次加工长度；
S8、开始加工，计算模块和驱动模块驱动伸缩杆5进行工件修正和刀具补正；
S9、加工完成后，支撑台7和刀具进给装置3各向左移动l，重复步骤S9，直至工件轴全部加工完成；
S3-S6中，第一次试切和第二次试切的进刀量相同，记录为v测，同时切刀的修正系数计算方法为：
Figure BDA0003529967260000061
式中，C表示切刀的修正系数，Y为S4中得到的工件轴试切点的偏移距离Y，X为试切时刀具进给装置3与工件夹具2之间的距离；
S3中，伸缩杆5放松，确保工件轴不会受到切刀4以外的力，保证偏移量测量的准确性；
S8中，工件修正方式为伸缩杆5通过工件托6为工件轴提供一定的支撑力，确保进行切削时，切削点的轴线方向不会倾斜，其支撑力F支的计算公式为：
Figure BDA0003529967260000062
式中，A为工件托6与工件夹具2之间的距离，v进为加工时的进刀量，d为切刀4和工件夹具2之间的距离，通过上述公式，通过伸缩杆5和工件托6在加工长工件轴时，在不会被加工的位置通过支撑力，确保切削时，加工位置的轴线方向与工件夹具2旋转轴平行，避免工件轴过长，切刀4切削时的力让工件轴偏移，导致加工误差，解决了普通机床不能进行长工件轴加工的问题；
S8中，刀具补正量计算公式为：
Figure BDA0003529967260000071
式中，x为切刀4进行切削时的刀具补正量，确保在加工时，在工件轴偏移修正后，切刀4移动量也发生改变，避免切削过多；
S5中，当压力传感器检测到受力过大时，说明切刀4磨损过于严重，通过外置报警模块提醒工作人员更换切刀；
工件托6表面设置有若干滚子，避免工件托6影响工件轴旋转。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，包括车床(1)和补偿***，其特征在于：所述车床(1)左侧固定有工件夹具(2)，所述车床(1)右端后侧滑动设置有刀具进给装置(3)，所述刀具进给装置(3)上设置有若干切刀(4)，所述车床(1)前侧内壁滑动有支撑台(7)，所述支撑台(7)后侧设置有伸缩杆(5)，所述伸缩杆(5)末端设置有工件托(6)。
2.根据权利要求1所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述补偿***包括输入模块、储存模块、模拟模块、计算模块、检测模块和驱动模块，所述检测模块包括压力传感器和距离传感器，所述压力传感器和距离传感器均位于伸缩杆(5)内部，用于检测伸缩杆(5)受到或输出的力，以及伸缩杆(5)的长度变化量，所述驱动模块分别与工件夹具(2)、刀具进给装置(3)、支撑台(6)电连接，用于驱动工件夹具(2)旋转，和刀具进给装置(3)、支撑台(6)的移动。
3.根据权利要求2所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述输入模块与储存模块、模拟模块电连接，所述输入模块用于工作人员输入加工代码，传输至储存模块进行储存，所述模拟模块用于建立模型，利用加工代码，配合计算模块和检测模块进行长工件轴的分段式加工，同时模拟出加工进程，用于实时检测进刀量。
4.根据权利要求3所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述补偿***包括以下运行步骤：
S1、工作人员将工件轴固定至工件夹具(2)上,并通过输入模块将加工程序储存至储存模块；
S2、工作人员将刀具进给装置(3)移动至试切位置，同时支撑台(7)移动至相同位置；
S3、伸缩杆(5)伸长，直至压力传感器检测到伸缩杆(5)受到较大的力，表明工件托(6)已经接触并挤压工件轴，伸缩杆(5)停止伸长，并放松；
S4、开始第一次试切，同时距离传感器检测伸缩杆(5)收缩量，即为工件轴试切点的偏移距离Y，试切结束后，重复一次S3，进入S5；
S5、伸缩杆(5)固定不动，开始第二次试切，压力传感器记录第二次试切期间，伸缩杆(5)的最大受力F；
S6、计算模块根据偏移距离Y和最大受力F计算出该切刀的修正系数；
S7、支撑台(7)向左移动l+100mm，其中l为单次加工长度；
S8、开始加工，计算模块和驱动模块驱动伸缩杆(5)进行工件修正和刀具补正；
S9、加工完成后，支撑台(7)和刀具进给装置(3)各向左移动l，重复步骤S9，直至工件轴全部加工完成。
5.根据权利要求4所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述S3-S6中，第一次试切和第二次试切的进刀量相同，记录为v测，同时切刀的修正系数计算方法为：
Figure FDA0003529967250000021
式中，C表示切刀的修正系数，Y为S4中得到的工件轴试切点的偏移距离Y，X为试切时刀具进给装置(3)与工件夹具(2)之间的距离。
6.根据权利要求5所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述S3中，伸缩杆(5)放松，确保工件轴不会受到切刀(4)以外的力，保证偏移量测量的准确性。
7.根据权利要求6所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述S8中，工件修正方式为伸缩杆(5)通过工件托(6)为工件轴提供一定的支撑力，确保进行切削时，切削点的轴线方向不会倾斜，其支撑力F支的计算公式为：
Figure FDA0003529967250000031
式中，A为工件托(6)与工件夹具(2)之间的距离，v进为加工时的进刀量，d为切刀(4)和工件夹具(2)之间的距离，通过上述公式，通过伸缩杆(5)和工件托(6)在加工长工件轴时，在不会被加工的位置通过支撑力，确保切削时，加工位置的轴线方向与工件夹具(2)旋转轴平行，避免工件轴过长，切刀(4)切削时的力让工件轴偏移，导致加工误差，解决了普通机床不能进行长工件轴加工的问题。
8.根据权利要求7所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述S8中，刀具补正量计算公式为：
Figure FDA0003529967250000032
式中，x为切刀(4)进行切削时的刀具补正量，确保在加工时，在工件轴偏移修正后，切刀(4)移动量也发生改变，避免切削过多。
9.根据权利要求8所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述S5中，当压力传感器检测到受力过大时，说明切刀(4)磨损过于严重，通过外置报警模块提醒工作人员更换切刀。
10.根据权利要求9所述的一种具有刀具自动进给补偿功能的数控加工装置，其特征在于：所述工件托(6)表面设置有若干滚子，避免工件托(6)影响工件轴旋转。
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