[发明专利]自适应的精密加工自动对刀系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密加工机床，尤其是一种精密加工自动对刀系统。

背景技术

精密加工技术是为适应现代高技术需要而发展起来的先进制造技术，是其它高新技术实施的基础。而数控精密加工机床的对刀精度和可操作性是影响加工精度和加工效率的关键因素。在精密加工过程中一直存在对刀不方便、不准确等问题，传统对刀探头、对刀仪等离线的对刀方式可能会因为主轴旋转过程中产生的回转误差从而影响加工的精度，而采用听切削声音、看切屑等人工方法，又存在效率低、对刀精度差、对刀过程常会出现刀具切入工件过深或与工件碰撞的情况。因此，如何在真实的加工环境，针对不同加工条件的精密加工实现自适应的在线对刀，同时保障对刀的精度和效率是业界一直以来关心的问题，

精密加工过程中由于加工形式的多元性，加工零件的多样性，加工参数的不确定性，导致对刀过程考虑的因素要覆盖所有可能的情景。本专利考虑多种精密加工方式，通过传感器适应加工条件和加工环境，在加工工艺过程中实现基于振动传感变化的自适应对刀，保证精密加工过程对刀的精确性。

目前的精密机械加工领域，针对加工前对刀方法和技术，主要包括：

方法1.手动测量对刀法：包括塞尺、标准棒、千分表等进行加工前相对位置的测试和确定，从而在数控系统中设置对刀量。这种对刀方式的缺陷在于：(1)对刀精度对测试要求高，容易产生测试误差；(2)对刀效率低，需要反复确认对刀参数：(3)自动化水平低，依赖操作人员的经验。所以该对刀方法水平落后，很难实现自动化的精密加工。

方法2.传统火花(切屑)的视觉对刀识别方法：对于切削过程可以通过火花(切屑)来判断刀具和工件是否产生切削过程。这种方法虽然简单，可以通过人工进行也可以通过摄像处理，但是存在明显的缺陷：(1)依赖视觉系统，受加工环境(切削液、切削照明)影响大；(2)很难适应无火花无明显切屑的材料的加工；(3)识别效率低；(4)对不同的加工方法不具有适应性。所以该对刀法无法实现自适应性，容易导致加工误差

方法3.对刀仪对刀：通过专用的对刀仪器，实现数控机床高精度、高效、安全地对刀。但是作为现代化的对刀方法，依然存在以下缺陷：(1)设备专用化高，主要用于数控加工中心，多种加工方式适应性差；(2)对刀仪成本较高、安装使用复杂。所以该对刀方法同样存在专用化明显，适应性差、安装复杂等问题。

综上可知现有技术的主要缺点为：

1.对刀技术在对刀的精度、成本和效率方面受到相互的制约和限制；

2.对刀技术的应用领域单一，对刀方法的使用依赖不同的加工形式和加工对象；

3.对刀方法自适应性差，不能保证复合型加工方式的要求。

针对以上缺陷，特别需要一种简单、实用、可靠的，同时适用于多种精密加工形式的自动化对刀装置，来满足日益增长的多品种多工艺的精密机械加工的需要。

发明内容

本发明的目的是为现在的机械行业提供一种适用于任意加工过程的自适应在线对刀系统及方法，该系统不仅结构简单，对于任意外形、不同尺寸的零件、不同加工形式具有自适应性，而且在对刀过程中可以实时进行监测和反馈，有效保障了加工对刀过程的稳定性、可靠性和精确性。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是：一种自适应的精密加工自动对刀系统，包括压电陶瓷振动感知装置、多型号磁吸安装装置、电荷放大电路模块、数据采集处理器、传感显示输出装置。其中，压电陶瓷振动感知装置为传感器，通过多型号磁吸安装装置安装在刀具、工件或者夹具上；数据采集处理器采集经电荷放大电路模块放大的压电陶瓷振动感知装置输出的压电信号，并输入到传感器显示输出装置，从而判定和输出对刀结果。

压电陶瓷振动感知装置包括质量块、保护罩、预紧螺母、双螺纹管支柱、压电陶瓷元件、安装底座，位于对角线中心的双螺纹管支柱上从下至上依次安装压电陶瓷元件、质量块、预紧螺母，双螺纹管支柱与安装底座连接，在对刀过程产生振动变化时，由质量块感知安装部位的振动信号变化，从而通过压电陶瓷元件的作用输出电荷的变化，实现对刀。

所述多型号磁吸安装装置包括I型磁性座、L型磁性座、O型磁性座、V型磁性座。

所述O型磁性座用于容易放置对刀装置的平板类的安装，V型磁性座用来实现轴类外表面可靠的安装，I型磁性座用于不影响加工表面，可以辅助使用的安装，L型磁性座用于一些异性结构加工安装。

一种自适应的精密加工自动对刀系统的使用方法，其步骤为：