CN211439240U - 一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，涉及机械加工检测技术领域，包括数控机床主轴，数控机床主轴的一侧顶端设置有刀库，刀库内设置有刀具，数控机床主轴上安装有接触式测头，接触式测头的下方设置有机床，机床靠近刀库的一侧设置有刀具检测仪，机床远离刀库的一侧设置有高精度校准装置，机床上还设置有工件，工件位于刀具检测仪与接触式测头之间，数控机床主轴的另一侧设置有多通道无线电接收装置，多通道接收器连接有数控***，数控***连接有上位机，本实用新型将接触式测头和刀具检测仪***化集成在一个通讯模块，用一个多通道接收器来控制和接收测头和刀具检测仪的触发信号，做到安全可靠，不会误触发。

Description

一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置

技术领域

本实用新型涉及机械加工检测技术领域，具体为一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置。

背景技术

数控机床能够解决复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高性能自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，国内外同类产品大部分是接触式测头和刀具检测分别分开安装应用，造成对数控机床的控制器要求较高，无法***化的集成。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，包括数控机床主轴，所述数控机床主轴的一侧顶端设置有刀库，所述刀库内设置有刀具，所述数控机床主轴的输出端设置有接触式测头，所述接触式测头的下方设置有机床，所述机床靠近所述刀库的一侧设置有刀具检测仪，所述机床远离所述刀库的一侧设置有高精度校准装置，所述机床上还设置有工件，所述工件位于所述刀具检测仪与所述接触式测头之间，所述数控机床主轴的另一侧设置有多通道无线电接收装置，所述多通道无线电接收装置连接有数控***，所述数控***连接有上位机。

优选的，所述高精度校准装置包括三坐标测量机标准球。

优选的，所述刀具检测仪与所述接触式测头均采用无线充电结构。

优选的，所述多通道无线电接收装置内设置有第一频段与第二频段，所述第一频段与接触式测头内的通信模块对应，所述第二频段与刀具检测仪内的通信模块对应。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将接触式测头和刀具检测仪***化集成在一个通讯模块，用一个多通道无线电接收装置来控制和接收测头和刀具检测仪的触发信号，做到安全可靠，不会误触发。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的工件及刀具误差检测原理；

图3为本实用新型的测量及补偿软件流程示意图；

图中，1、数控机床主轴；2、刀库；3、刀具；4、接触式测头；5、机床；6、刀具检测仪；7、高精度校准装置；8、工件；9、多通道无线电接收装置；10、数控***；11、上位机。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，包括数控机床主轴1，所述数控机床主轴1的一侧顶端设置有刀库2，所述刀库2内设置有刀具3，所述数控机床主轴1的输出端设置有接触式测头4，所述接触式测头4的下方设置有机床5，所述机床5靠近所述刀库2的一侧设置有刀具检测仪6，所述机床5远离所述刀库2的一侧设置有高精度校准装置7，所述机床5上还设置有工件8，所述工件8位于所述刀具检测仪6与所述接触式测头4之间，所述数控机床主轴1的另一侧设置有多通道无线电接收装置9，所述多通道无线电接收装置连接有数控***10，所述数控***10连接有上位机11。

接触式测头4主要作用和工作原理是：找正工件8的基准坐标和机床5坐标精确数据，进行自动准确坐标对齐以及检测工件8的几何尺寸，主要产生的动作是精确触发获取工件8在机床5坐标下的点位数据，测头触发后多通道无线电接收装置9接收到信号后发给数控***10数字信号，数控***10记录当前位置坐标，然后回传给上位机11数据分析软件中的数据存储模块中以便后续的数据分析。

刀具检测仪的主要作用是测量数控机床刀库中的加工刀具3的长度和半径尺寸，然后自动经长度和半径尺寸预设至数控***10中，另外还可以检测刀具3的磨损和动态跳动以及刀具3的破损等，其工作流程是：刀库机械手将被测的刀具3更换至机床主轴1后，刀具检测仪移动至刀具3预设位置进行接触式触发刀具检测仪，需要说明的是，机械换手刀是通用设备，机械手换刀是通过程序控制自动换刀的，刀具检测仪是固定在数控机床上的，数控机床可以通过程序控制进行移动。

触发后多通道无线电接收装置9接收到信号后发给数控***10数字信号，数控***10自动更新刀具3的长度和半径数据，然后回传给上位机11数据分析软件中的数据存储模块中以便后续的数据分析。

多通道无线电接收装置9是可以同时接受测头和刀具检测仪的接受通信设备，其内部为测头和刀具检测仪分别对码的频段，互不干涉，无线电接收装置将无线电波转换成一个电信号，并将该电信号传递到数控***10。该信号能在50m范围内进行数据传输。

高精度校准装置主要是一个高精度的标准值球体（如：三坐标测量机标准球），其主要是校准测头在机床5坐标三维空间的点位数据，和标准球体进行对比计算，将误差值预制进数控***10对应的变量中，以便在测量工件8时将各个位置的误差进行精确补偿，提高检测精度，多次实验及数据分析表明，测头的校准方式和误差计算方法对测量的数据精度有很大的影响。

上位机11除了和数控***10进行通讯和数据的接受和传输外，最主要的作用是通过接触式测头4实测得工件8的实测数据和刀具检测仪实测到的刀具3预判误差数据将计算出局部加工误差，以SiemensPLM 的NX软件进行二次开发，将上述局部加工误差和工件8的理论模型进行对比和计算，重新生成加工程序，在后续加工时再根据数控机床***当前的位置信息得到的对应补偿值实时传输给数控机床***， 实现高精度的误差补偿。其软件结构如下图3所示。

本实用新型主要由硬件和软件两部分组成，硬件部分基于数控机床5上安装接触式测头4和刀具检测仪及必要的校准和接收装置，关键是接触式测头4和刀具检测仪，接触式测头4采用无线充电方式进行内部电池的充电续航，目前国内外市场上大部分是采用的碱性电池进行电池蓄能，结构上没有完全封闭，安装在数控机床上容易被切削液等流体侵蚀，容易烧毁内部电路，测头故障率较高，而且电池电量不足容易引起检测故障及损坏测针测头等问题，采用全封闭内置无线充电锂电池可以很好的解决上述问题。刀具检测仪也采用的是无线充电结构，可以实现±X、±Y、±Z六个方向的检测，目前国内外市场上大部分采±X、±Y、-Z五个方向的检测。另外，国内外同类产品大部分是接触式测头4和刀具3检测分别分开安装应用，造成对数控机床的控制器要求较高，无法***化的集成，而本实用新型方法，将接触式测头和刀具检测仪***化集成在一个通讯模块，用一个多通道无线电接收装置来控制和接收测头和刀具检测仪的触发信号，做到安全可靠，不会误触发等。另外，在测量和补偿软件方面做了大量研发测试，以SiemensPLM 的NX软件进行二次开发，兼容目前常用的CAD/CAM/CMM软件数据接口，采用图形化编程和操作模式，内置了测量路径仿真功能、方便直观，安全可靠。针对测头和刀具3检测的数据进行全局分析，通过检测工件8误差和刀具3误差并对其进行分析和补偿，通过精确拟合被测工件8面的实际加工数据，最终得到的加工误差数据，可适用于多种类型的零件，并且可以通过不同形状选取不同的选点数据特征，测得数据误差及全局处理工件8和刀具3的误差数据，并通过镜像补偿，生成精加工刀具3路径，显著提高了零件的加工精度和数控机床5加工的自动化和智能化，有很大的推广和应用价值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，其特征在于，包括数控机床主轴（1），所述数控机床主轴（1）的一侧顶端设置有刀库（2），所述刀库（2）内设置有刀具（3），所述数控机床主轴（1）的输出端设置有接触式测头（4），所述接触式测头（4）的下方设置有机床（5），所述机床（5）靠近所述刀库（2）的一侧设置有刀具检测仪（6），所述机床（5）远离所述刀库（2）的一侧设置有高精度校准装置（7），所述机床（5）上还设置有工件（8），所述工件（8）位于所述刀具检测仪（6）与所述接触式测头（4）之间，所述数控机床主轴（1）的另一侧设置有多通道无线电接收装置（9），所述多通道无线电接收装置（9）连接有数控***（10），所述数控***（10）连接有上位机（11）。

2.根据权利要求1所述的一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，其特征在于，所述高精度校准装置（7）包括三坐标测量机标准球。

3.根据权利要求1所述的一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，其特征在于，所述刀具检测仪与所述接触式测头（4）均采用无线充电结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于接触式测头和刀具检测仪的误差检测补偿装置，其特征在于，所述多通道无线电接收装置（9）内设置有第一频段与第二频段，所述第一频段与接触式测头（4）内的通信模块对应，所述第二频段与刀具检测仪（6）内的通信模块对应。

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