[发明专利]微小车床对刀装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于机械自动化技术领域，具体涉及一种微小车床对刀装置及方法。

背景技术

在高精度加工的过程中，对刀精度直接影响工件的面形加工精度。由于目前待加工的工件尺寸越来越小，对车床的对刀精度越来越高，现有技术中常用的加工方式主要有普通车床和数控车床，而这两种方式中常用的对刀方法有试切法和自动对刀仪对刀。在高精度加工的过程中，如果采用传统的试切法，无论是X方向对刀还是Z方向对刀，在试车后，工件都会发生塑性变形，而且试车车削量越大，变形越大。使用自动对刀仪对刀时，其传感器的精度直接影响自动对刀仪的精度，要满足对刀的高精度要求，仅传感器的成本就很高。实际中所能得到的测量精度不完全取决于所配套数控系统的分辨率，还和机床传动系统误差、对刀棒的几何形状、加工精度以及装配质量等因素有关。所以，要将自动对刀仪达到高精度的效果，难度很高。

在对刀的过程中，普通车床和数控车床中只在X和Z方向对刀，Y方向靠安装刀具时手动调节刀尖的高度，来保证Y方向的要求。在安装刀具时，尽量使刀具进给方向经过工件回转中心。试着对工件端面进行车削，观察端面是否平整。若端面存有明显的突起，需要调整刀具的高度即刀具在Y方向的位置。而在高精密加过的过程中，存在以下问题：首先，难以通过肉眼观察车削后的端面是否平整，来确定刀具的调节量。其次，即使用放大镜能观察到被车端面是否平整，但手动调节难以保证很小的刀具调节量。最后，由于存在塑性变形，仅凭端面是否平整难以确定刀尖进给方向是否经过回转中心。

在微小车床加工系统中，刀尖进给方向即刀具所在X方向，必须经过工件的回转中心。否则，刀具沿X方向进给量与工件半径实际切削量会不一致,将难以保证小型工件的形状精度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种微小车床对刀装置及方法。本发明不对工件进行车削，即不需要刀尖与工件的实际接触，通过图像处理技术，保证各个方向的要求即微小车床中各个方向的对刀。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

微小车床对刀装置，该装置包括：机床卡盘、刀架、刀具和导轨，该装置还包括：第一CCD相机、反射镜、第一光源、第二CCD相机、第二光源和外部计算机；待加工的工件装卡在机床卡盘上，刀具固定在刀架上；外部计算机控制机床卡盘和刀架沿导轨进行相对运动；反射镜位于待加工的工件端面的正下方，第一光源发射出的光线经由反射镜反射至第一CCD相机中；第二光源发射出的光线照在待加工的工件的端面，经反射后由第二CCD相机接收；第一CCD相机和第二CCD相机采集到的图像传输到外部计算机上。

微小车床对刀方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将第一CCD相机获得图像的水平和竖直方向的像素以及第二CCD相机获得图像的水平和竖直方向的像素都进行标定，把两个CCD相机采集到的具有水平和垂直方向实际距离的图像实时传输到外部计算机上；

步骤二：通过外部计算机监控并调节刀具，使其靠近工件端面；通过图像处理技术和编制的相应软件，图像上即可显示刀尖与工件端面回转中心的距离；

步骤三:根据得到的刀尖与工件端面回转中心的距离，手动调节工件和刀具间的距离或者利用计算机输出相应信号控制刀具与工件的相对运动，实现微小机床的高精度对刀。

本发明的有益效果是：本发明实现了微小车床三维空间上的高精度对刀。不需要刀尖与工件实际的接触，利用图像测量技术实现对刀间隙的自动检测，避免了试切时，刀具与工件接触引起变形造成的误差，且能实现对刀间隙的实时测量。其中，CCD相机的应用，代替了人眼，提高了对刀精度的稳定性，降低了对刀的难度且能对加工过程进行更好的监测。本发明适用于任何类型微小车床的对刀，例如微小型纵切车床的对刀，也适用于普通车床和数控车床。

附图说明

图1本发明微小车床对刀装置的结构示意图。

图2本发明微小车床对刀装置中反射镜光路图。

图3本发明微小车床对刀方法Z向间隙检测流程图。

图4本发明微小车床对刀方法X和Y向间隙检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。