[发明专利]一种用于精密机床的在线检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机自动检测控制领域，尤其是对机械加工中的精密机床的检测控制。

背景技术

传统的检测手段分为离线检测和在位检测，都是在机床停止状态下进行的，是一种静态检测方法，如果工件检测不合格，就会造成因重新装夹、重新对刀造成的误差。离线检测、在位检测由于检测环境的差异对检测结果也有很大影响。在现行的JVC全自动视频测量仪，只能作为静态检测，或独立系统的检测。由于机床几何误差造成对加工精度产生的影响；机床长期工作时主轴热变形产生的误差；加工零件在加工过程中自身变形的影响；夹具的安装误差；夹具安装时对零件的卡压变形；夹具自身的误差；加工刀具在长期使用后由于磨损造成的误差。这对独立检测系统，均不能进行误差补偿，在很大程度上限制了精密加工的需要。

发明内容

本发明的目的为提供一种不仅能在加工过程中实施在线检测，而且能与控制系统构成工件的误差补偿的精密机床在线检测系统。

实现上述发明目的的技术方案为：在机床的运动支架和立柱上装有多个视频测量头、长度计、温度传感器，将跟踪测到的相应的加工工况信息分别传递到控制系统可编程计算机工业控制器上，经控制系统处理后解码出相应的信号，分别控制横向伺服电动机驱动模块、纵向伺服电动机驱动模块和主轴伺服电动机驱动模块，横向伺服电动机驱动模块、纵向伺服电动机驱动模块和主轴伺服电动机驱动模块启动横向伺服电动机、纵向伺服电动机和主轴伺服电动机自动调节和加工参数。

在运动支架的不同角度设置有多个视频测量头，在运动支架上设有平面跳动长度计，在立柱上设有径向跳动长度计。

本发明充分利用显微数码摄像技术及直线传感技术，采用显微数码摄像头进行动态加工跟踪，在刻度显示器上随时反映进给量、加工尺寸、刀具工况，通过工件各点位置与显微数码摄像头得到的数据进行对比处理，可在刻度显示器上随时反映出工件的在线形状位置精度、表面粗糙度。显微数码摄像技术是精密加工与超精密加工中在线检验最有效的手段，因控制系统采用可编程计算机工业控制器，将检测到的信号通过比较放大，输出至终端控制微进机构、主轴伺服电机驱动器；调节进给量、电机转速，以达到工件表面的形状位置精度、粗糙度的误差补偿。在精密加工与超精密加工中，随时监测机床的运行状况，并及时调节工况参数，进行工况补偿。温度变化源主要反映在环境温度变化，机床摩擦热引起的温度变化，机床摩擦热源通常出现在轴承摩擦幅、导轨摩擦幅、丝杠摩擦幅、刀具与工件之间的摩擦幅(在精密加工与超精密加工机床中一般不采用齿轮传动链)。由温度变化，引起支撑机床各部件、运动件材料伸缩，破坏机床正常工况。保证环境恒温、各摩擦幅的恒温。误差补偿，是最经济、现代最容易解决的手段。利用精度高、稳定性好、性能可靠的红外热辐射传感器优点，作为各点摩擦热的热辐射传感器，将传感器监测到的信号输入至控制系统，通过比较放大，输出至终端，控制微进机构、主轴伺服电机驱动器，调节进给量、电机转速，以达到工件表面的精度、粗糙度的误差补偿。

本发明实现了在加工过程中实施检测，随时掌握工件的加工误差值及其发展趋势，输入到控制系统然后控制微进机构进行调整、补偿，达到精密加工和超精加工的目的。

本发明具有自动化程度高，结构紧凑，操作方便的有益效果。

附图说明

图1为本发明用于精密机床的在线检测系统的结构组成示意图

图2为控制系统结构框图

具体实施方式

现通过下列实施例对本发明方案作进一步说明。

如图1-图2所示：在进给支架1运动的过程中，带动运动支架3一起移动，设置在运动支架上的长度计5、视频测量头6同时对准被加工点，跟踪检测加工工况，随着被加工件9纵向尺寸的改变，升降油缸2由控制系统跟随被加工点随时自动调节升降距离，保证被测试点处于最佳状态。滚珠丝杠4是为了减少磨擦力而设置的。运动支架上不同角度设置了三个视频测量头6，可在不同角度检测到被加工件9的工况尺寸、粗糙度。设置在运动支架上的长度计5可检测出工件9的平面跳动，设置在立柱10上的长度计11是用来检测工件9平面度与径向跳动。设置在动平衡支架8上的在线动平衡头7可根据不同的工件9自动调节运动部件的动平衡。对于控制系统，通过视频测量头、长度计、温度传感器检测到的信号传给控制系统，可编程计算机工业控制器经控制系统处理后，解码出不同信号，分别传递给横向伺服电动机驱动、纵向伺服电动机驱动模块、主轴伺服电动机驱动模块，进而启动横向伺服电动机、纵向伺服电动机、主轴伺服电动机，自动调节加工参数，使被加工件处于最佳状态。因是在加工过程中实施检测，随时掌握加工误差值及发展趋势，并进行误差补偿控制。