Directly installed in the NC machine tool reference column 50 includes eliminating reference datum usually reference ring in the outer surface and the workpiece chuck mounted on the end of 36, the reference column 50 by section slender column element or a circular reference. The reference column elastically mounted in the lathe, the workpiece in the relative position calibration. The piezoelectric element and signal oscillator coupling under the action of the 52 column longitudinal ultrasonic vibration. The vibration frequency distribution shape of accelerometer sensors installed in the machine tool slide, when the cutter 32 as the probe and reference column contact, used to detect vibration transmitted to the reference column. The output signal of the accelerometer is led out by the the knife, by rotating the coupler 74 after shaping into numerical control unit for calibration or measurement of the workpiece.
【技术实现步骤摘要】
此专利技术是关于一般闭环数控机床，特别是关于刀具接触探测器的量规问题。以前工艺的描述自动精密加工技术现在正迅速发展，完全依赖手工操作的系统已大量地被具有通用性的数控加工系统代替。尽管在这些自动系统中材料的切削和其它加工是自动进行的，但还需要大量的手工操作，这主要是由于要测量已加工好工件的尺寸和根据通常存在的数控刀具偏差作刀具调整。这些手工测量和刀具调整要考虑许多因素，例如刀具的磨损;刀具的重新定位和刀具更换;以及由于发热，承受重载等原因造成刀具、工件和加工机械本身尺寸变化等。举例来说，在数控车床上进行最典型的加工，有些调整即刀具偏差必须由操作者在开始加工某一工件时进行人工修正。开始加工前，操作者必需将刀具移到设定位表面，通过人工测量刀具和基准面间的距离，从而确定刀具位置。这通常用垫片或类似材料进行，这些测量构成人工确定刀具偏差的依据。当车床带有一个多刀刀架时，对于每个车刀，机床的每个运动轴都要进行这种操作。在进行特殊的工件表面最后定形切削前，用手持卡尺对半成品的各表面尺寸进行测量。使操作者决定最后切削刀具所要求的修正量。最终切削完成后，要用卡尺对工件进行检查，看其尺寸是否与所要求的尺寸相一致。上述各种操作的每个步骤都是十分费时的，其所花费的时间占生产某个工件所花时间的绝大部分。这就限制了机床的生产能力。考虑到当前车床、铣床(加工中心)的日加工工时价格，任何机床能力的降低都会在经济方面带来重大影响。更重要的是，所有这些手工操作使加工过程易受人本身错误动作的影响。根据以上介绍，解决所存在问题的办法就是手动测量和刀具调整的自动化，即采用计算机控制的数控系统。在这种...
【技术保护点】
用刀具接触探头以确定被加工另件所需要的尺寸包括以下步骤：使固定基准面装置与工件旋转轴有一段标定距离。振动上述基准面装置。使安装在机加工系统中上，装有切削刀具的刀架与上述基准面装置接触，探测从中发出的振动。当接触到上述基准面装 置时，确定上述刀具平面所处的位置。使该刀具与该工件作预定的接触，然后探测其是否接触。当接触到工件时，确定刀具表面的位置，求出两次接触位置之差值，决定所需的尺寸。
【技术特征摘要】
所限定，配合所给附图，参考下列说明可以更好地理解本发明内容。图1是一个简化的装有水平六角刀架车床的正视图，它代表了现有技术，而且采用可旋转刀架，使各个刀具或探测10进入操作位置。图2是一个简化的图1所示转塔车床的俯视图，图中反映了本发明主要特点。图3为本发明中优先参考柱的具体方案图。图4展示了参考柱组件简化正视图，参考柱组件包括图4所示的参考面和固定在图2车床上的复位弹簧。图5为一个电气方块图，展示了安装在图2所示的刀架上的加速度计和图1所示的数控装置之间的信号通道。图6是为了使读者理解本发明操作而给出的特性曲线。参照附图，主要是图1，它是一个简化的卧式六角车床加工装置的正视图。通常一个六角车床沿着两个相互垂直的轴线操作，一个是X轴，另一个是E轴，X轴定义为垂直于床身的方向，而E轴与床身的方向一致。如图所示，床身包括机座10，机座10上有两条沿E轴方向的导轨，其中一条在图中标号为12。平行于E轴是车床轴16的中心线14。在导轨12上安装一个沿E轴方向可以向前(接近工件-E)，向后(离开工件+E)滑动的大滑板或横向滑板18，滑板沿E轴定位，由普通的直流定位电机带动丝杠(图中未画)完成的。此外，滑板18装有一对横向导轨20、22，横向导轨上有滑块24可以沿X轴垂直于附图平面定位，图中未画，滑块24在X轴上的定位也是由直流定位电机带动丝杠完成的。每个电机或丝杠可以装一个普通的解算器或编码器，以提供反馈信号指示对应元件的旋转定位。这些反馈信号代表滑板18与滑块24各自在相应轴上的线性定位。另外，可以采用合适的电或光电编码器提供直接反映滑板18和滑块24线性位置的反馈信号。滑块24带动刀架26，在刀架26上有多个刀具位置28，每个位置都可以安装刀座30。图1所示的六角刀架26通常在刀具位置28上可以安装六把独立的切削刀或接触探头。通过适当转位，即转动刀架26，每个刀具或探头都可以被置于图示的操作位置上。为了简单明了，图1所示的刀架仅安装一个刀座30和一把刀具29。另外，刀具29装有刀片31，刀片31的切削刃32正对工件。图1所示的床身还包括一个主轴驱动装置和安装在一端的齿轮箱。旋转主轴16从驱动装置和齿轮箱中伸出，主轴16带动卡盘36，在卡盘上装一组用于装卡工件41的卡爪38。另外，轴16上有一个轴凸头40与卡盘36相接。凸头40平面与主轴16或中心线14的交点定为原始另点位置，也就是说专用机床的生产者从原始另点开始确定机床部件和刀具位置以便进行系统编程。而所有编程位置均参考于此原点。机床本身的测量系统始终以对原点的相对位置来计算或测量。测量系统的原点通常设在远离主轴凸头和中心线的地方，因为刀架18和横向滑块是可以移动的。现有技术中卡盘36的结构，还设有一个基准环，至少有两个位置参考面或基准面，它们分别垂直于X轴E轴，每个参考面位置距原点的距离是已知的。且已标定过，图中卡盘的外园面42构成一个参考面，卡盘面44构成另一参考面。在上述的Zurbrick，et al的美国专利4，428，055中，刀架上部安装一个事先确定好的声振动变送器，产生一个电信号随着机械或声振动而变化。例如，切削刀刃32与旋转工件41相接触时将“摩擦振动”传送到变送器。工件相对于切削刀刃的旋转产生所需的快速相对运动引起振动。在探测时，刀具32轻轻接触工作表面，并马上退回，所施加的控制力要保持最小值，避免在探测操作中切削工件表面。在某些情况下，不允许在最终切削工件上做记号，在探测操作中，工件可以作反向旋转，即使这样，不论用力多轻，最终工件表面可能因为与切削刀刃接触造成损坏。为此，必要时振动器39可安装在卡盘36上，工件不旋转时传送小振幅的振动。这种振动由工件41传送到刀具32上，通过装有刀座30的刀具夹座和滑刀架26传送到变送器37。所以刀具切削刃与工件表面间的快速相对运动是通过振动器在工件中所引起的小幅值往复运动实现的，而不是由工件的转动实现的。在探测过程中，工件不转动，而振荡器39却工作。图1中标号为46的单元是NC系统。系统与机床中(即车床)许多不同元件建立电的联系，如直流定位电机、解算器和声变送器等等。数控单元46还包括一个送带机48，用来存贮加工工件的数控程序，它以代码形式表示不同的指令，例如程序可用来检索刀架26;打开加工所需的冷却剂;选择主轴旋转方向和速度;用特定的顺序移动探头，刀具及其它有关的操作。根据要加工的工件、所用的刀具，磁带可贮存某些数据例如需加工工件某一平面的要求尺寸、每个尺寸的允许加工裕量以及要考虑的某些参数。数控单元46最好装一个微处理机执行存贮在磁带上的指令，微处理机发出某种控制信号影响磁带指令。微处理机还对各种探测操作获得的数据进行处理、计算偏差对执行程序的各种切削操作进行修正。此外，上述有些功能可由遥控计算机执行，例如在一个分布控制系统的中央计算机，把处理后的数据反馈到数控单元64，同时由64产生适当的控制信号。在这种结构中，数控单元46的计算能力可以保持不变。探测操作得到的数据，来自解算器的反馈数据和程序本身输入的数据由微处器处理，计算出上述误差。数据处理后得到的电机控制信号与对应电机解算器或其它位置反馈装置收到的位置反馈数据进行比较。在闭环控制系统中，两种信号比较得到的差值控制刀具切削刃的位置或测量探头的位置。数控单元46也可用来计算、显示、打印工件的实体尺寸，以及计算它与程序给定值的偏差，显示允许的加工裕量。数控单元46可采用商品化设备，例如用户可买到通用电气公司所设计的Mark Century 2000计算机数控装置。图1所示加工系统操作的进一步讨论可参阅上述引用的Zurbrick，et al专利，美国专利号4，428，055，文中介绍了利用刀具29作为刀具接触探头来测量被加工工件41的想法，对于专用机床，当用刀具作为量规时，并不总能得到两个参考面或两个基准面，这就引出本发明的研究，详见图2，利用装有振荡参考柱50的基座(详见图3、4)作为刀具接触探测系统的基准面，它可以是一个，最好是两个或多个基准面。想用参考柱组件50代替图1中的42和44基准环表面结构。参考柱50距中心线14的位置是已知的，参考柱50的纵轴最好与工件41刀具29相互垂直，参考柱给刀具确定了一个已知的精确的固定参考位置，在接触工作之前用它来标定刀具位置。很明显，参考柱50可安装在车床坐标参考系中所要求的位置，重要的是它的基本面是精确而固定的。参考图3和4，参考柱组件50由细长参考柱构件52组成，它的截面是正方形，如果需要，可以是其它适宜的形状例如螺旋形、八角形等等。方形保证两平面互相垂直，从而保证基准平面平行于机床的X轴和E轴。细长构件52在一块或几块压电元件54的激发下作纵向声波振动，最好是作超声振动，压电元件的激励是靠振荡器56(图4)实现的，其工作频率为50kHE。用合适的接线柱58、60完成所需的电连接。压电元件工作激发参考柱52，从而使其在所示的垂直方向作上下线性运动。参考柱52由平板62支撑，支撑点为参考柱上振动零点，平板上有三个均匀分布的安装孔64，以便将平板弹性方式固定在角形托架66上，而托架66固定在机床床身上，如齿轮箱的内表面的68(图2所示)。需要时，角形托架可以向下延伸并直接固定在调整导轮12上。在任何情况下，托架牢固地固定在车床上，参考柱52...
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