弧面凸轮加工检测一体机及在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种弧面凸轮加工检测一体机，涉及机电一体化领域，旨在解决现有技术中的反复装卸而导致的测量效率低，测量精度低等问题。包括刀库与回转式机械手的自动换刀装置，刀库设有刀具与接触式测头；机械手用于实现加工刀具与接触式测头的交换，接触式测头用于测量而间接得到弧面凸轮的中心距误差与廓面误差等加工误差。其中第三驱动机构根据测量的误差值进行中心距的调整，提高了加工精度。本发明专利技术还提供一种在线检测方法，基于上述的弧面凸轮加工检测一体机；具有检测效率与精度高的优点，提高了弧面凸轮的加工效率和加工质量。

【技术实现步骤摘要】
弧面凸轮加工检测一体机及在线检测方法
本专利技术涉及机电一体化领域，具体而言，涉及一种弧面凸轮加工检测一体机及在线检测方法。
技术介绍
弧面凸轮机构由弧面分度凸轮和从动件组成，具有传动速度快、分度精度高等优点，被广泛应用于各种轻工机械、纺织机械与加工中心等领域。但是由于弧面分度凸轮的凸轮轮廓是不可展的空间自由曲面，因此对弧面凸轮的加工以及表面误差检测存在很大的困难，缺乏相应的检测手段对加工产品精度进行检测。目前对于弧面凸轮加工误差的测量方式，主要采用三坐标检测、光栅测量装置等测量设备对已加工产品进行测量。但是这种离线检测方法需要把加工产品从机床上取下才能进行测量；不仅反复装拆麻烦，且存在重复定位误差，从而导致测量效率低，测量精度低等问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的之一在于提供一种采用双回转坐标轴联动的弧面凸轮加工检测一体机，旨在解决现有技术中的反复装卸而导致的测量效率低，加工精度低等问题。其中包括刀库与回转式机械手的自动换刀装置，刀库设有刀具与接触式测头；机械手用于实现加工刀具与接触式测头的交换，接触式测头用于测量而得到弧面凸轮的中心距误差与廓面误差等加工误差；其中第三驱动机构根据测量的误差值进行中心距的调整，即驱动所述工作台靠近或远离所述刀具主轴，提高了加工精度。该弧面凸轮加工检测一体机的加工及检测操作简单，具备检测效率与精度高的特点，大大提高弧面凸轮的加工效率和加工质量，具有很好的应用价值，具有较好的经济效益和社会效益。本专利技术的实施例的目的之二在于提供一种在线检测方法，基于上述的弧面凸轮加工检测一体机；通过接触式测头与弧面凸轮廓面接触，与被测廓面偏置一个侧头半径得到测量路径，在测量过程中接触式测头以点位触发式测量法进行测量，对测量路径上各点的实际坐标值与理论坐标值对比，间接得到弧面凸轮的中心距误差与廓面误差等加工误差；再通过第三驱动机构根据中心距误差，驱动工作台靠近或远离刀具主轴以实时调整中心距。该在线检测方法操作简单方便，有效地解决了反复装拆而导致的中心距加工误差的检测困难的技术问题，具有检测效率与精度高的优点，提高了弧面凸轮的加工效率和加工质量。本专利技术的实施例是这样实现的：弧面凸轮加工检测一体机，包括机座、主轴箱与自动换刀装置；机座包括具有支承面的座体、设于支承面上的回转台与垂直连接于支承面的立柱；主轴箱设于立柱；支承面上设有沿第一方向延伸的第一驱动机构，以及沿第二方向延伸的第二驱动机构；回转台与第一驱动机构和第二驱动机构传动配合。自动换刀装置包括设于主轴箱的刀库与回转式机械手，刀库放置有刀具与接触式测头；主轴箱还设有用于固定刀具和接触式测头的刀具主轴，机械手设置于刀库与刀具主轴之间，用于实现刀具与接触式测头的交换。回转台上设有固定弧面凸轮的工作台与第三驱动机构，第三驱动机构与工作台传动连接，用于驱动工作台靠近或远离刀具主轴。专利技术人发现：目前对于弧面凸轮加工误差的测量方式，主要采用三坐标检测、光栅测量装置等测量设备对已加工产品进行测量。但是这种离线检测方法需要把加工产品从机床上取下才能进行测量；不仅反复装拆麻烦，且存在重复定位误差，从而导致测量效率低，测量精度低等问题。针对解决这种情况，专利技术人设计了一种采用双回转坐标轴联动的五轴弧面凸轮加工检测一体机，旨在解决现有技术中的反复装卸而导致的测量效率低，测量精度低等问题。其具备工作台的横向运动、纵向运动以及回转台以及弧面凸轮的双回转联动，能够进行对于弧面凸轮廓面加工与检测运动。包括刀库与回转式机械手的自动换刀装置，机械手用于实现加工刀具与接触式测头的交换。因弧面凸轮凸轮曲面为三维空间曲面，通过该接触式测头检测到空间三维坐标数据，与系统中设定的曲面进行比较分析，获得弧面凸轮的中心距误差与廓面误差等加工误差，进而再反馈给机床进行调整加工参数，其中第三驱动机构用于调整弧面凸轮与刀具主轴之间的中心距。该弧面凸轮加工检测一体机的加工及检测操作简单，具备检测效率与精度高的特点，加工和检测中采用了所开发宏程序铣削和检测循环，大大提高弧面凸轮的加工效率和加工质量，具有很好的应用价值，具有较好的经济效益和社会效益。在本实施例的一种实施方式中：自动换刀装置还包括第四电机、输出轴以及具有弧面凸轮轴的弧面凸轮机构；第四电机用于驱动弧面凸轮轴转动，输出轴与弧面凸轮轴传动连接，用于带动输出轴垂直于弧面凸轮轴转动；机械手连接于输出轴。在本实施例的一种实施方式中：刀库设置于主轴箱相对刀具主轴的侧面上；机械手具备相对于输出轴的旋转轴线对称的两个夹持部，输出轴带动夹持部在刀库与刀具主轴之间运动。在本实施例的一种实施方式中：夹持部包括连接于输出轴的第一段以及远离输出轴的第二段；第二段向刀库或刀具主轴的安装面延伸。在本实施例的一种实施方式中：第一驱动机构包括沿第一方向延伸的与回转台传动连接的第一丝杠；第一丝杠连接有第一电机；支承面上还设有用于检测回转台行程的第一光栅尺，第一光栅尺与第一电机电连接。在本实施例的一种实施方式中：第二驱动机构包括沿第二方向延伸的与回转台传动连接的第二丝杠；第二丝杠连接有第二电机；支承面上还设有用于检测回转台行程的第二光栅尺，第二光栅尺与第二电机电连接。在本实施例的一种实施方式中：工作台上设有固定支架与顶尖支架；固定支架设有中心转轴，用于带动弧面凸轮绕水平轴线转动；固定支架与顶尖支架可滑动地设于同一轴线上，用于将弧面凸轮顶住。在本实施例的一种实施方式中：回转台上还设有两条平行导轨；第三驱动机构包括与工作台传动连接的第三丝杠；第三丝杠连接有第三电机，用于驱动工作台沿平行导轨靠近或远离刀具主轴；回转台上还设有用于检测工作台行程的第三光栅尺，第三光栅尺与第三电机电连接。在本实施例的一种实施方式中：中心转轴设有用于采集弧面凸轮转角的第一编码器，刀具主轴设有用于采集刀具或接触式测头转角的第二编码器。本专利技术的实施例具有以下有益效果：本专利技术的实施例提供的一种采用双回转坐标轴联动的五轴弧面凸轮加工检测一体机，旨在解决现有技术中的反复装卸而导致的测量效率低，测量精度低等问题。其中机械手用于实现加工刀具与接触式测头的交换，接触式测头用于测量而间接得到弧面凸轮的中心距误差与廓面误差等加工误差；第三驱动机构根据测量的误差值进行中心距的调整，从而避免了反复装拆而导致的测量效率低，提高了加工精度。该弧面凸轮加工检测一体机的加工及检测操作简单，具备检测效率与精度高的特点，大大提高弧面凸轮的加工效率和加工质量。本专利技术的实施例还提供一种在线检测方法，基于上述的弧面凸轮加工检测一体机，包含如下步骤：接触式测头装于刀具主轴上固定不动，同时回转台与中心转轴按设定的运动规律转动；接触式测头与弧面凸轮廓面接触，通过与被测廓面偏置一个侧头半径得到测量路径，在测量过程中接触式测头以点位触发式测量法进行测量，对测量路径上各点的实际坐标值与理论坐标值对比，间接得到弧面凸轮的中心距误差与廓面误差等加工误差；第三驱动机构根据中心距误差，驱动工作台靠近或远离刀具主轴以调整中心距。本专利技术提供的一种在线检测方法具有以下有益效果：该在线检测方法操作简单方便，有效地解决了反复装拆而导致的中心距误差与廓面误差等加工误差的检测困难的技术问题，具有检测效率与精度高的优点，提高了弧面凸轮的加工效率和加工质量。附图说明为本文档来自技高网...

【技术保护点】
弧面凸轮加工检测一体机，其特征在于：包括机座、主轴箱与自动换刀装置；所述机座包括具有支承面的座体、设于所述支承面上的回转台与垂直连接于所述支承面的立柱；所述主轴箱设于所述立柱；所述支承面上设有沿第一方向延伸的第一驱动机构，以及沿第二方向延伸的第二驱动机构；所述回转台与所述第一驱动机构和所述第二驱动机构传动配合；所述自动换刀装置包括设于所述主轴箱的刀库与回转式机械手，所述刀库放置有刀具与接触式测头；所述主轴箱还设有用于固定刀具和所述接触式测头的刀具主轴，所述机械手设置于所述刀库与所述刀具主轴之间，用于实现刀具与所述接触式测头的交换；所述回转台上设有固定弧面凸轮的工作台与第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述工作台传动连接，用于驱动所述工作台靠近或远离所述刀具主轴。

【技术特征摘要】
1.弧面凸轮加工检测一体机，其特征在于：包括机座、主轴箱与自动换刀装置；所述机座包括具有支承面的座体、设于所述支承面上的回转台与垂直连接于所述支承面的立柱；所述主轴箱设于所述立柱；所述支承面上设有沿第一方向延伸的第一驱动机构，以及沿第二方向延伸的第二驱动机构；所述回转台与所述第一驱动机构和所述第二驱动机构传动配合；所述自动换刀装置包括设于所述主轴箱的刀库与回转式机械手，所述刀库放置有刀具与接触式测头；所述主轴箱还设有用于固定刀具和所述接触式测头的刀具主轴，所述机械手设置于所述刀库与所述刀具主轴之间，用于实现刀具与所述接触式测头的交换；所述回转台上设有固定弧面凸轮的工作台与第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述工作台传动连接，用于驱动所述工作台靠近或远离所述刀具主轴。2.根据权利要求1所述的弧面凸轮加工检测一体机，其特征在于：所述自动换刀装置还包括第四电机、输出轴以及具有弧面凸轮轴的弧面凸轮机构；所述第四电机用于驱动所述弧面凸轮轴转动，所述输出轴与所述弧面凸轮轴传动连接，用于带动所述输出轴垂直于所述弧面凸轮轴转动；所述机械手连接于所述输出轴。3.根据权利要求2所述的弧面凸轮加工检测一体机，其特征在于：所述刀库设置于所述主轴箱相对所述刀具主轴的侧面上；所述机械手具备相对于所述输出轴的旋转轴线对称的两个夹持部，所述输出轴带动所述夹持部在所述刀库与所述刀具主轴之间运动。4.根据权利要求3所述的弧面凸轮加工检测一体机，其特征在于：所述夹持部包括连接于所述输出轴的第一段以及远离所述输出轴的第二段；所述第二段向所述刀库或所述刀具主轴的安装面延伸。5.根据权利要求1所述的弧面凸轮加工检测一体机，其特征在于：所述第一驱动机构包括沿所述第一方向延伸的与所述回转台传动连接的第一丝杠；所述第一丝杠连接有第一电机；所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚青山，常治斌，罗敏，吴岳敏，张光国，刘强，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42