[发明专利]刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于机械自适应调节技术领域，具体涉及一种刀库可靠性试验台换 刀位置自适应对中调节装置及方法。

背景技术

目前，国产数控机床在复合加工、速度和精度等方面取得了长足进步，但 其可靠性与国际水平尚有较大差距，而关键功能部件的可靠性已成为衡量数控 机床性能好坏的标准之一，因此，关键功能部件可靠性的研究已成为重中之重。 吉林大学数控机床可靠性实验室依托强大的科研平台，根据长时间的现场可靠 性试验研究得出，刀库机械手等关键功能部件故障率过高是影响加工中心可靠 性的重要因素之一，因此研制了链式和盘式刀库机械手等多台关键功能部件可 靠性试验台，经过长时间的可靠性试验发现，刀库机械手最常见的故障为掉刀 和卡刀，而引起刀库机械手掉刀或卡刀的主要原因就是机械手手爪的轴线与主 轴轴线出现偏差导致，这将很大程度上影响加工中心的可靠性水平，因此，为 了提高刀库可靠性试验台的使用寿命，消除机械手与主轴不对中产生的附加力， 扭矩和振动产生的影响，因此在刀库可靠性试验台进行试验过程中，调节械手 与机械主轴的对中具有重要的实际意义。

现有技术中，用于调整刀库与主轴换刀位置的中心方法，主要是利用手动 调节的方式，首先分别制造带圆柱孔的抓手盘和锥柄，再制造一个与圆柱孔相 配合的检验棒，将装有抓手盘的机械手置于换刀位置，手动方式驱动主轴，使 锥柄端面靠近抓刀卡盘端面，将检验量棒插入抓手盘和锥柄孔中，检测其相互 位置进行调整，直到检验棒插入圆柱孔中，这种方法大部分依靠的是人的感知 和经验，调节精度较低，不能确定调整量和调整方向，且操作复杂，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提出一种刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装 置及方法，解决现有技术存在的调节精度较低、操作复杂和费时费力的问题。

为实现上述目的，本发明的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装 置包括测量锥柄、自动机械检测装置和主轴底部进给单元；

所述自动机械检测装置包括抓刀盘、从动齿轮、主动齿轮、伺服电机A、 调节螺钉、力传感器、连接弹簧、测量杆和定位调节杆；所述主动齿轮和从动 齿轮啮合，整体设置在抓刀盘内部，通过所述伺服电机A带动主动齿轮转动， 空心的从动齿轮轴在所述抓刀盘内部与角接触球轴承配合，所述从动齿轮轴与 所述抓刀盘同轴，所述定位调节杆伸入到所述从动齿轮轴内部，所述定位调节 杆通过调节螺钉与所述从动齿轮轴下端面连接，所述测量杆通过定位销与所述 定位调节杆上部连接，所述定位销位于所述从动齿轮轴的轴线上，所述定位调 节杆下部固定有力传感器，所述力传感器通过连接弹簧与所述测量杆下部连接；

所述主轴底部进给单元包括分别通过X方向伺服电机和Y方向伺服电机驱 动的X方向工作台和Y方向工作台；

所述测量锥柄同轴安装在机械主轴上，所述自动机械检测装置的抓刀盘通 过机械手夹持，刀库可靠性试验台的控制单元根据所述力传感器采集的信号控 制X方向伺服电机和Y方向伺服电机运动。

所述自动机械检测装置还包括上部端盖、下部端盖、电机支撑架、联轴器 和数显表，所述上部端盖和下部端盖分别与抓刀盘上下端面固定连接，所述伺 服电机A通过电机支撑架固定在所述下部端盖上，所述伺服电机A输出轴通过 联轴器与主动齿轮轴连接；所述数显表与所述力传感器的ATmega16单片机信号 采集装置连接。

所述测量锥柄为光滑的内锥孔结构。

所述力传感器通过连接弹簧与所述测量杆下部连接具体为：所述测量杆下 部连接处开通孔，所述连接弹簧尾部穿过测量杆下部连接处的通孔，所述测量 杆下部连接处通孔的侧面开螺纹孔，采用螺栓紧固。

所述控制单元包括上位工控机和下位可编程控制器PLC，所述下位可编程 控制器PLC上行方向与上位工控机通讯；所述自适应调整装置还包括A/D信号 转换模块、ATmega16单片机和主轴调节伺服控制器；所述力传感器采集的信号 经A/D信号转换模块转化为数字信号，得到的数字信号经ATmega16单片机采 集和数据处理后，经下位可编程控制器PLC传到上位工控机，所述上位工控机 通过下位可编程控制器PLC将控制信号反馈给所述主轴调节伺服控制器，通过 所述主轴调节伺服控制器控制X方向伺服电机和Y方向伺服电机运动。

刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节方法，包括以下步骤：