一种微铣刀对刀检测电路及一种微铣刀对刀方法技术

本发明专利技术公开了一种微铣刀对刀检测电路及一种微铣刀对刀方法。本发明专利技术的微铣刀对刀方法是基于放电感知检测电路建立的，所述的放电感知检测电路包括微能脉冲电源E、限流电阻R0、稳压二极管VD1、二极管VD2、分压电阻R1、可调分压电阻R2和电容C；微能脉冲电源E与限流电阻R0、微铣刀和工件串联，稳压二极管VD1、二极管VD2、分压电阻R1和可调分压电阻R2顺序串联后并联在微铣刀和工件的两端，电容C与可调分压电阻R2并联。本发明专利技术的微铣刀对刀检测电路及对刀方法是解决了微铣削加工中难以实现微铣刀精准对刀的问题，提高了微铣削对刀效率和对刀精度。

A detection circuit and a method of micro milling cutter setting

【技术实现步骤摘要】
一种微铣刀对刀检测电路及一种微铣刀对刀方法
本专利技术属于微铣削加工
，具体涉及一种微铣刀对刀检测电路及一种微铣刀对刀方法。
技术介绍
微铣削加工作为微细加工领域的关键技术之一，常用于高精密零部件中局部高精度加工和微尺度结构加工，微铣削技术在加工三维复杂结构的微型零部件方面有着其独特的优势。从加工机理分析，微铣削加工是通过微铣刀的高速旋转，主轴不断进给，除去工件上多余材料，达到微小形貌特征加工的目的。微铣削加工的精度主要受微铣刀形状、每齿进给量、主轴转速以及对刀精度等因素影响。其中微铣刀的对刀精度在一定程度上影响产品的加工精度。在微铣削加工的准备阶段，首先需要准确定位工件坐标系在机床坐标系的位置；另外，当微铣刀损耗或损坏导致不能一次加工完成设定的微细特征时，需要重新制备微铣刀，然后再重新对刀定位以完成微细特征补加工。这些过程中，对刀的定位精度及重复定位精度，直接影响后续的加工精度。目前常用的对刀方法有激光自动对刀法、试切削对刀法、目测对刀法和百分表对刀法等。激光衍射对刀是通过检测激光衍射条纹峰值点间距来进行对刀间隙测量的方法，但是在激光衍射对刀时，由于环境噪声的存在，二级及以后的次极大含有很大噪声。测精度还要受制于结构装调工艺、关键器件性能、图像处理等因素的影响。试切法对刀法简单，但会在工件上留下痕迹，且对刀精度较低，某些零件因为特殊限制，不适合采用试切法。目测对刀法是一种很粗略对刀方法，精度不高，容易撞坏微铣刀，适用于没有基准边或毛坯余量很大的零件，但不适合微铣削中精密对刀。采用百分表对刀法对刀精度受百分表精度影响，而且对刀过程繁琐。针对微铣刀采用常规对刀方法出现的问题，当前亟需发展基于微能放电精密自动感知技术的微铣刀对刀方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种能实现精确对刀的微铣刀对刀检测电路。为达此目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微铣刀对刀检测电路，所述的检测电路包括依次串联的电源E、限流电阻R0、二极管VD2、分压电阻R1、可调分压电阻R2，其中，二极管VD2的正极与限流电阻R0连接，二极管VD2的负极与分压电阻R1连接；还包括并联在可调分压电阻R2两端的电容C。所述的电源E为脉冲电源。所述的检测电路还包括稳压二极管VD1。所述的稳压二极管VD1负极连接限流电阻R0，稳压二极管VD1正极连接二极管VD2的正极。本专利技术通过采用带有放电感功能的检测电路，采集可调电阻两端的电压值，即间隙平均电压值，实时记录被测工件的各坐标值，通过计算对刀位置，从而实现工件定位、微铣刀的精确对刀。本专利技术提供一种能实现精确对刀的微铣刀对刀方法。为达此目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于前述的微铣刀对刀检测电路的微铣刀对刀方法，所述的微铣刀对刀方法包括以下步骤：a.由机床控制系统控制安装有微铣刀的运动轴，使微铣刀位于工件的上方，任意选取工件的上表面的四个点；b.放电感知：控制微铣刀朝工件靠近，当微铣刀和工件之间的距离达到处于火花放电状态的放电间隙时，通过检测可调分压电阻R2两端的电压，作为机床控制系统的输入，机床控制系统输出控制信号，并控制运动轴停止进给；c.记录运动轴停止时工件的上表面的四个点坐标值Z1、Z2、Z3和Z4；d.当Z1＝Z2＝Z3＝Z4时，多次控制运动轴，使微铣刀依次位于工件的左侧、右侧、后侧、前侧，重复步骤(b)，分别记录运动轴停止时工件的左侧边、右侧边、后侧边、前侧边的坐标值X1、X2、Y1、Y2；e.当Z1、Z2、Z3、Z4不相等时，通过工件夹具上的调节螺钉调整工件的三维空间姿态，重复步骤(a)、步骤(b)进行多次测量，直至Z1＝Z2＝Z3＝Z4，重复步骤(d)；f.计算工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值X、Y；g.进行微铣刀退刀回位。所述的微铣刀对刀方法包括首先将微铣刀连接于限流电阻R0远离微能脉冲电源E的一端，工件连接微能脉冲电源E的另一端。所述的步骤(f)中，所述的工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值X、Y为：X＝(X1+X2)/2；Y＝(Y1+Y2)/2。所述的机床控制系统控制运动轴的控制过程分为快进、慢进和快退三个过程，分别对应微铣刀粗对刀、精对刀、回退三个模式。所述的步骤(b)为精对刀模式。本专利技术选择适当的电阻R1、电容C、可调电阻参数R2，在放电感知过程中采集可调电阻两端的电压值，即间隙平均电压值，实时记录被测工件的各坐标值，通过计算对刀位置，从而实现工件定位、微铣刀的精确对刀，提高了微铣削对刀效率和对刀精度。附图说明图1为本专利技术的微铣刀对刀方法中使用的放电感知检测电路示意图；图2为本专利技术的微铣刀对刀方法中的微铣刀Z轴方向对刀示意图；图3为本专利技术的微铣刀对刀方法中的微铣刀XOY平面对刀示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术。以下实施例仅用于说明本专利技术，而并非对本专利技术的限制。有关
的人员在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本专利技术的范畴。如图1所示，一种微铣刀对刀检测电路，所述的检测电路包括依次串联的电源E、限流电阻R0、二极管VD2、分压电阻R1、可调分压电阻R2，其连接关系是，二极管VD2的正极与限流电阻R0连接，二极管VD2的负极与分压电阻R1连接；还包括并联在可调分压电阻R2两端的电容C。本专利技术的二极管VD2、分压电阻R1和可调分压电阻R2顺序串联后并联在微铣刀和工件的两端，电容C与可调分压电阻R2并联；所述的二极管VD2从稳压二极管VD1到分压电阻R1之间单向导通，防止电容C通过电阻R1迅速放电。本专利技术使用可调电阻提取电压信号进行输出，通过调整检测电路的输出端电压，以满足机床控制系统采集模块的输入端要求。本专利技术通过采用带有放电感功能的检测电路，采集可调电阻两端的电压值，即间隙平均电压值，实时记录被测工件的各坐标值，通过计算对刀位置，从而实现工件定位、微铣刀的精确对刀。在一个优选的实施例中，选取电源E为脉冲电源。所述的检测电路还包括稳压二极管VD1。所述的稳压二极管VD1负极连接限流电阻R0，稳压二极管VD1正极连接二极管VD2的正极，以阻止短路脉冲或稳定电弧放电脉冲通过。本专利技术还提供一种基于前述的微铣刀对刀检测电路的微铣刀对刀方法，该方法中，微铣刀连接于限流电阻R0远离微能脉冲电源E的一端，工件连接微能脉冲电源E的另一端，所述的微铣刀对刀方法包括以下步骤：a.由机床控制系统控制安装有微铣刀的运动轴，使微铣刀位于工件的上方，任意选取工件的上表面的四个点(如图2所示)，以对工件上表面进行多点感知测试，从而调整工件的水平姿态。b.放电感知：控制微铣刀朝工件靠近，当微铣刀和工件之间的距离达到处于火花放电状态的放电间隙时，即，微铣刀与工件之间的间隙小于放电间隙时，发生放电，间隙的电压发生变化。通过检测可调分压电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微铣刀对刀检测电路，其特征在于，所述的检测电路包括依次串联的电源E、限流电阻R0、二极管VD2、分压电阻R1、可调分压电阻R2，其中，二极管VD2的正极与限流电阻R0连接，二极管VD2的负极与分压电阻R1连接；还包括并联在可调分压电阻R2两端的电容C。/n

【技术特征摘要】
1.一种微铣刀对刀检测电路，其特征在于，所述的检测电路包括依次串联的电源E、限流电阻R0、二极管VD2、分压电阻R1、可调分压电阻R2，其中，二极管VD2的正极与限流电阻R0连接，二极管VD2的负极与分压电阻R1连接；还包括并联在可调分压电阻R2两端的电容C。


2.根据权利要求1所述的一种微铣刀对刀检测电路，其特征在于，所述的电源E为脉冲电源。


3.根据权利要求1所述的一种微铣刀对刀检测电路，其特征在于，所述的检测电路还包括稳压二极管VD1。


4.根据权利要求3所述的一种微铣刀对刀检测电路，其特征在于，所述的稳压二极管VD1负极连接限流电阻R0，稳压二极管VD1正极连接二极管VD2的正极。


5.一种基于权利要求1-4任一项所述的微铣刀对刀检测电路的微铣刀对刀方法，其特征在于，所述的微铣刀对刀方法包括以下步骤：
a.由机床控制系统控制安装有微铣刀的运动轴，使微铣刀位于工件的上方，任意选取工件的上表面的四个点；
b.放电感知：控制微铣刀朝工件靠近，当微铣刀和工件之间的距离达到处于火花放电状态的放电间隙时，通过检测可调分压电阻R2两端的电压，作为机床控制系统的输入，机床控制系统输出控制信号，并控制运动轴停止进给；
c.记录运动轴停止时工件的上表面的四个点坐标值Z1、Z2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇斌，胡波，刘广民，李建原，袁伟然，荆奇，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51