多工位数控雕刻对刀装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的多工位数控雕刻对刀装置，由控制系统和电接触信号检测系统组成，其中：控制系统包括单片机控制群、信号输入转换、信号输出转换四个电路，单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机Ｕ４及其外围电路组成；电接触信号检测系统为一种由机体（７）与工作台（６）、夹具（５）和工件（４）组成的良导体，其与电源“地”相接，电源正极与雕刻头（３）相接，该雕刻头和主轴电机（２）相连。本装置可自动对刀，保证雕刻进刀前刀具都处于工件表面，特别在高精度雕刻中保证雕刻深度一致性，并且性能可靠，扎刀概率小于０．０００１％。本装置可以广泛应用于数控雕刻机的精密雕刻，以及应用于数控铣床、加工中心等多工位加工系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高精度数控雕刻领域，尤其涉及一种多工位数控雕刻对刀装置。
技术介绍
目前数控机械雕刻机在各行业应用广泛，普通数控雕刻机只有一个雕刻头，能够在圆柱面、圆锥面、平面上雕刻出各种文字、曲线和图样。单台数控雕刻机成本高，加工效率不高。采用多工位雕刻头和多工位夹具可以以一台雕刻机成本实现5-8台数控雕刻的效率。目前已存在这样多工位数控雕刻机，但是这种雕刻机只能解决在同一平面多头雕刻问题。如果工件不处于同一平面，雕刻就会出现深浅不一，零件质量得不到保证。现有多工位雕刻机多采用浮动主轴，手动微调Z轴方法校正平面，这种方法效率低，不适合于全自动数控雕刻，并且由于工件的各异性，不能保证精度。对于圆柱、圆锥面上多工位雕刻现在还未发现相关技术。主要技术难点就是圆柱、圆锥面多工位加工时，由于每个工件加工制造原因，大小尺寸、公差方面不可能完全一致。以圆柱面刻刻度和文字为例，一般刻线深度在0.02-0.05mm左右，如果工件在直径上有误差(一般误差0.01-0.05mm)那么刻出的线条将是有的深有的浅，甚至有的地方无法刻到(如有圆柱度误差，偏向圆心一侧刻线深度较深，背离圆心一侧可能刻浅或者可不到)，无法满足加工要求。现实中，因没有采用雕刻对刀装置，往往会造成圆柱面多工位雕刻工件出现直径误差的质量问题。见图7：假设左边为标准工件直径40mm，并且加工刀具13的刀尖以该标准工件外园的切线作为加工基准面14，发出进给0.02mm雕刻深度指令后，则：直径为40.02mm的中间工件实际雕刻深度0.03mm，而右边直径为39.98mm的工件实际雕刻深度0.01mm(因为数控加工时编程代码以标准工件为准，下刀时刀具自动定位到加工基准面14，这时该工件已被刀具钻入0.01mm，再发出进刀0.02mm指令后，雕刻实际深度为0.03mm)。由于雕刻深度不一样雕刻出线条和文字粗细不一(雕刻一般都采用如图7中所示双面刃尖铣刀)，故加工质量得不到保证。而且对加工精度要求越高，废品率越高。现实中，因没有采用雕刻对刀装置，往往也会造成圆柱面多工位雕刻工件出现圆柱度误差的质量问题。见图8：编号15、16分别是理想工件外圆表面、实际工件外圆表面，若加工时以刀具加工基准圆15为刀具加工基准面(理想工件外圆表面)，则实际工件旋转时在其表面刻线深度有的深有的浅，同样造成废品。同理在平面、圆锥面上进行雕刻，也存在上述问题。要解决这个问题，特别是高精度雕刻象仪器仪表上刻度雕刻等，就必须采用特殊雕刻对刀装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种多工位数控雕刻对刀装置，以解决圆柱圆锥平面数控雕刻多工位高精度加工的问题。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：-->本专利技术提供的多工位数控雕刻对刀装置，由控制系统和电接触信号检测系统组成，其中：控制系统包括单片机控制群、信号输入转换、信号输出转换四个电路，单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机U4及其外围电路组成，单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机U4及其外围电路组成，其将信号输入转换电路传送过来的由数控系统指令再经信号输出转换电路发出Z轴脉冲，实现数控指令多轴分配，控制多个雕刻头按照指令程序统一进刀；并按照数控系统指令要求进行各轴自动进给对刀和返回完成对刀信号，对刀采用电接触检测，对刀过程由数控系统全程监控并可以随时解除；电接触信号检测系统为一种由机体与工作台、夹具和工件组成的良导体，其与电源“地”相接，电源正极与雕刻头相接，该雕刻头和主轴电机相连。本专利技术提供的多工位数控雕刻对刀装置，其在包括数控铣床或加工中心的多工位加工系统中的应用。本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点：其一.全自动的对刀过程，保证雕刻进刀前刀具都处于工件表面，特别在高精度雕刻中保证雕刻深度一致性。其二.适用性能广，能应用平面、圆柱面、圆锥面雕刻对刀。其三.对刀精度高，可以达到0.001mm。其四.性能可靠，扎刀概率小于0.0001％。本装置可以广泛应用于数控雕刻机的精密雕刻，如各种仪器仪表刻度标示、狙击枪瞄准镜刻度等。可以用一台数控机床的成本取得多台加工效率。本装置还可以广泛应用于数控铣床、加工中心等多工位加工系统。附图说明图1是本专利技术雕刻对刀装置电检测结构图。图2是本专利技术电检测回路示意图。图3是本专利技术对刀电检测整体电气原理框图。图4是本专利技术采用特殊结构雕刻主轴。图5是本专利技术对刀电检测单片机主电路原理图。图6是现有技术中因直径误差造成圆柱面多工位雕刻工件质量问题的示意图。图7是现有技术中因圆柱度误差造成圆柱面多工位雕刻工件质量问题的示意图。图中：1.电绝缘材料；2.主轴电机；3.雕刻头；4.工件；5.夹具；6.工作台；7.机体；8.石墨碳刷；9.压紧弹簧；10.高速旋转主轴；11.高速轴承；12.弹簧夹头；13.加工刀具；14.加工基准面；15.刀具加工基准圆；16.实际工件外圆表面。具体实施方式本专利技术提供的多工位数控雕刻对刀装置，其由控制系统和电接触信号检测系统组成。如图1至图5所示：控制系统包括单片机控制群、信号输入转换、信号输出转换四个电路。单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机U4及其外围电路组成，其将信号输入转换电路传送过来的由数控系统指令再经信号输出转换电路发出Z轴脉冲，实现数控指令多轴-->分配，控制多个雕刻头3按照指令程序统一进刀，并按照数控系统指令要求进行各轴自动进给对刀和返回完成对刀信号，对刀采用电接触检测，对刀过程由数控系统全程监控并可以随时解除；电接触信号检测系统为一种由机体7与工作台6、夹具5和工件4组成的良导体，其与电源“地”相接，电源正极与雕刻头3相接，该雕刻头和主轴电机2相连。所述的主轴电机2固定在机体7上，并且两者中间设有一层电绝缘材料1。电绝缘材料1可采用高强度有机塑料，即保证电气绝缘又保证机械强度。所述的雕刻头3，其高速旋转主轴10和电极采用石墨碳刷8和压紧弹簧9的结构(请详细说明)，保证检测可靠性。所述的单片机控制群电路，其完成功能主要有：(1)等待数控系统发出对刀指令，接受到对刀指令后开始对刀动作。对刀动作完成后返回对刀完成信号给数控系统。(2)数控系统随时可以解除对刀状态。(3)不对刀时接收数控系统发出Z轴脉冲指令，再将该脉冲指令发送给本单片机系统控制的电机。实现Z脉冲的分配。(4)根据面板拨码开关决定是否是能该电机。本专利技术提供的多工位数控雕刻对刀装置，其在包括数控铣床或加工中心的多工位加工系统中的应用。下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，但不限定本专利技术。本专利技术多工位数控雕刻对刀装置采用多个独立控制系统分别控制多个雕刻头在每次雕刻进刀前自动对刀检测(配备专用数控系统，在进刀前由数控系统发出对刀指令，每个对刀控制系统独立工作，对刀完成后由数控系统统一发送运动指令)。对刀采用电接触检测，雕刻头和工件分别为5v电源正负极，接触后检测到相应电信号立即停止对刀。由于刀具处于高速旋转状态要实现电信号可靠检测在雕刻头外固定件与高速旋转主轴之间采用石墨碳刷压紧接触，保证电平信号可靠和连续性。该方法检测灵敏度高误差小于0.002mm，在实际使用中扎刀概率小于0.0001％。数控系统是上位机，控制对刀开始和监控对刀。并通过对刀系统实现Z轴脉冲的多路分配，实现不对刀时多轴系统各轴进给本文档来自技高网...

【技术保护点】
多工位数控雕刻对刀装置，其特征是由控制系统和电接触信号检测系统组成，其中：控制系统包括单片机控制群、信号输入转换、信号输出转换四个电路，单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机Ｕ４及其外围电路组成，其将信号输入转换电路传送过来的由数控系统指令再经信号输出转换电路发出Ｚ轴脉冲，实现数控指令多轴分配，控制多个雕刻头（３）按照指令程序统一进刀，并按照数控系统指令要求进行各轴自动进给对刀和返回完成对刀信号，对刀采用电接触检测，对刀过程由数控系统全程监控并可以随时解除；电接触信号检测系统为一种由机体（７）与工作台（６）、夹具（５）和工件（４）组成的良导体，其与电源“地”相接，电源正极与雕刻头（３）相接，该雕刻头和主轴电机（２）相连。

【技术特征摘要】
1.多工位数控雕刻对刀装置，其特征是由控制系统和电接触信号检测系统组成，其中：控制系统包括单片机控制群、信号输入转换、信号输出转换四个电路，单片机控制群电路是一种由多个独立的单片机U4及其外围电路组成，其将信号输入转换电路传送过来的由数控系统指令再经信号输出转换电路发出Z轴脉冲，实现数控指令多轴分配，控制多个雕刻头(3)按照指令程序统一进刀，并按照数控系统指令要求进行各轴自动进给对刀和返回完成对刀信号，对刀采用电接触检测，对刀过程由数控系统全程监控并可以随时解除；电接触信号检测系统为一种由机体(7)与工作台(6)、夹具(5)和工件(4)组成的良导体，其与电源“地”相接，电源正极与雕刻头(3)相接，该雕刻头和主轴电机(2)相连。2.如权利要求1所述的多工位数控雕刻对刀装置，其特征在于：主轴电机(2)固定在机体(7)上，并且两者中间设...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨代华，甘明，李勇波，吴涛，何王勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]