基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾屑報(bào)警裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置及報(bào)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的工作母機(jī)，銑床是數(shù)控機(jī)床的第一要員。銑床可以加工平面、溝槽、分齒零件，特別是螺旋形表面及各種曲面都有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)加工航空、航天、船舶、汽車和模具等制造業(yè)，都需要高檔數(shù)控機(jī)床作為其重要的生產(chǎn)工具。高效、精密、可靠、智能是數(shù)控銑床的主要發(fā)展趨勢(shì)，然而，數(shù)控銑床由于主軸夾肩造成的刀具不對(duì)中現(xiàn)象及控制一直是世界各國(guó)機(jī)床業(yè)面臨的不可忽視的難題之一。隨著對(duì)高精度零件的要求，加工精度已經(jīng)由毫米級(jí)、微米級(jí)向亞微米級(jí)、甚至納米級(jí)發(fā)展，在高精度加工過(guò)程中，主軸夾肩造成的刀具不對(duì)中會(huì)嚴(yán)重影響零件加工質(zhì)量。而主軸夾肩的位置主要是兩處:一是在刀柄上表面和主軸下表面之間的縫隙中(如圖3)，二是在主軸和刀柄接觸的錐面上(如圖4)。實(shí)踐中可知:以上兩處夾肩位置產(chǎn)生夾肩故障都發(fā)生在銑床換刀過(guò)程中。故在刀柄預(yù)裝上主軸過(guò)程中控制和預(yù)警主軸夾肩故障，是避免主軸夾肩造成刀柄不對(duì)中對(duì)零件加工質(zhì)量影響的重要途徑。
[0003]目前，機(jī)床設(shè)備傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是接觸式測(cè)量法。接觸式測(cè)量技術(shù)雖然在工件定位和坐標(biāo)設(shè)定、測(cè)量零件的幾何尺寸和三維形貌、刀具參數(shù)、刀具磨損檢測(cè)等方面有著一定的應(yīng)用，但還存在受力不均，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量點(diǎn)空間分辨率不夠高、不能測(cè)量軟質(zhì)物體等先天缺陷。同時(shí)，由于受離心力的影響，接觸式傳感器在機(jī)床主軸高速旋轉(zhuǎn)、切削加工等場(chǎng)合的應(yīng)用也受到很大的限制。
[0004]對(duì)于數(shù)控機(jī)床，要實(shí)現(xiàn)一種基于非接觸位移傳感器的主軸夾肩報(bào)警及控制，其技術(shù)難點(diǎn)在于:(I)無(wú)線距離傳感器如何安裝到數(shù)控銑床上；(2)如何建立距離傳感器測(cè)得值與主軸夾肩的關(guān)系；(3)檢測(cè)數(shù)據(jù)如何傳輸及傳輸路徑;(4)如何在線監(jiān)測(cè)與控制。
[0005]經(jīng)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和研究表明:銑床在生產(chǎn)過(guò)程中的刀柄不對(duì)中的主要原因是換刀時(shí)主軸夾肩。本發(fā)明采用了預(yù)埋式方法把無(wú)線距離傳感器組裝到刀體內(nèi)部，通過(guò)刀柄上表面檢測(cè)點(diǎn)到主軸基準(zhǔn)面的距離的變化換算為主軸中心線不對(duì)中角度的關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為與刀尖偏心距離的關(guān)系，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸與接收的方式對(duì)銑床加工進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置及通過(guò)該裝置的報(bào)警方法，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳感器難以安裝到數(shù)控銑床上、距離傳感器測(cè)得值與主軸夾肩的關(guān)系不易判定、如何將刀柄上的傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上等問(wèn)題。
[0007]技術(shù)方案:
一種基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:該裝置包括刀柄，所述刀柄的上表面有圓周均布底座孔和圓周均布螺紋孔;所述各底座孔中安裝有無(wú)線距離傳感器，所述無(wú)線距離傳感器中安裝有藍(lán)牙模塊;所述無(wú)線距離傳感器通過(guò)壓片和定位釘與刀柄軸向定位;所述無(wú)線距離傳感器通過(guò)藍(lán)牙模塊與計(jì)算機(jī)相連。
[0008]所述的基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述壓片對(duì)各無(wú)線距離傳感器的壓緊力均勻，各無(wú)線距離傳感器的基點(diǎn)在同一平面上。
[0009]所述的基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述刀柄為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控刀柄，所述刀柄上有刀柄拉釘、刀柄夾頭。
[0010]所述的基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述的無(wú)線距離傳感器外安裝有帶有T型軸肩的定位外殼;所述刀柄上的底座孔為與定位外殼配做的臺(tái)階孔。
[0011]所述的一種基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述各臺(tái)階孔的臺(tái)階面相互平行度小于0.02mm;所述各臺(tái)階孔的臺(tái)階面粗糙度小于Ral.6。
[0012]—種基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:
步驟一:將如上文所述報(bào)警裝置安裝在立式數(shù)控銑床上，連接好信號(hào)接收及處理的計(jì)算機(jī)；
步驟二:使主軸靜止，啟動(dòng)無(wú)線距離傳感器，通過(guò)調(diào)整軸向位置，使得各個(gè)無(wú)線距離傳感器基點(diǎn)到主軸基準(zhǔn)面的初始距離HO保持一致；
步驟三:設(shè)定距離超差閾值A(chǔ)h;在后續(xù)的每次主軸預(yù)裝上刀柄后，當(dāng)同一時(shí)刻各距離傳感器測(cè)得值中Hmax—Hmin < Ah，則可以正常進(jìn)行加工；當(dāng)各距離傳感器測(cè)得值中Hmax—Hmin〉ZXh，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。
[0013]所述的基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警方法，其特征在于:所述步驟一中在安裝報(bào)警裝置的刀柄前須保證刀柄和主軸接合錐面無(wú)雜物。
[0014]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明與普通銑床加工相比，能快速預(yù)知主軸和刀柄裝配時(shí)主軸夾肩及其他刀柄不對(duì)中問(wèn)題，避免了在加工過(guò)程中銑床主軸系統(tǒng)的不良磨損，甚至損壞，延長(zhǎng)了銑床壽命，提高了加工精度。
[0015]【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明與銑床主軸組裝示意圖；
圖2是本發(fā)明中刀柄與無(wú)線距離傳感器組裝示意圖；
圖3是本發(fā)明刀柄上表面與主軸夾肩示意圖；
圖4是本發(fā)明刀柄與主軸接觸錐面夾肩示意圖；
圖5是本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)BT40-ER-100刀柄夾頭改造示意圖；
圖6是本發(fā)明無(wú)線距離傳感器定位外殼示意圖；
圖7是本發(fā)明傳感器定位壓片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明傳感器定位螺釘示意圖；
圖9是本發(fā)明無(wú)線距離傳感器工作原理示意圖；
圖中標(biāo)注:I刀柄，2底座孔，3螺紋孔，4無(wú)線距離傳感器，5壓片，6傳感器定位釘，7刀柄拉釘，8刀柄夾頭，9鐵床王軸，10走子。
[0016]【具體實(shí)施方式】: 本發(fā)明是一種基于非接觸位移傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置及報(bào)警方法，其技術(shù)思想是采用了預(yù)埋式方法把無(wú)線距離傳感器組裝到刀體內(nèi)部，通過(guò)刀柄上表面檢測(cè)點(diǎn)到主軸基準(zhǔn)面的距離的變化換算為主軸中心線不對(duì)中角度的關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為與刀尖偏心距離的關(guān)系，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳