一种斗笠刀库送刀性能检测方法与装置与流程

本发明是一种斗笠刀库送刀性能检测方法与装置，属于数控机床功能部件性能检测领域。

背景技术：

刀库是数控加工中心重要的功能部件。斗笠式刀库常用于中小型加工中心，其换刀动作由刀库动作和主轴动作配合完成。换刀时，主轴停转并携前工序刀具下降到规定高度，刀盘开始送刀，即刀盘空刀爪前进抓刀，主轴提升以拔下前工序刀具，接着刀盘转动到后工序刀具，主轴下降装刀，此后刀盘回到原点，这样便完成一个换刀过程。

加工中心对斗笠式刀库的要求是换刀时间短，刀柄到位精度高。通常情况下，换刀时间占总加工时间的60％，所以提高换刀时间能大幅度的提高加工效率。而在换刀时间中，刀库送刀时间占很大部分。圆柱沟槽凸轮是控制刀库送刀的关键零件，圆柱沟槽凸轮传递运动的效率很大程度上决定了送刀时间的快慢，传递运动的平稳性也决定了传动部件产生的振动等级。凸轮曲线直接决定了凸轮的整体性能，所谓凸轮曲线并不是凸轮轮廓的形状曲线，而是凸轮驱动从动件的运动曲线，所以凸轮曲线有设计不合理的地方就避免不了有冲击、震动等现象。为了提高换刀效率和改善圆柱沟槽凸轮造成的冲击现象，使整个刀库更快更平稳的送到换刀位置。需要研究一种斗笠刀库送刀性能检测方法与装置(主要检测斗笠刀库刀盘在送刀时候的瞬时速度与加速度)可以方便地检测斗笠刀库圆柱沟槽凸轮是否达到预期设计目的，更直观地找出凸轮曲线冲击区域给凸轮参数优化提供数据。

当前国内斗笠式刀库出厂性能检测依靠繁琐的纯人工方式，缺乏直观、便捷的电子检测系统。同时圆柱沟槽凸轮曲线设计复杂，检测困难。采用优化方法也都是借助软件运动分析与仿真。

技术实现要素：

为了更直观、便捷的检测斗笠刀库送刀性能以便反映出圆柱沟槽凸轮曲线设计存在的不足之处，需要设计一种既精确又不复杂的测试装置和方法。

一种斗笠刀库送刀性能检测方法与装置，该方法由机械结构模块和电气控制与信号采集模块组成；所述的机械结构模块包括刀库本身结构，另一部分为在刀库本身结构上设计的装置。整个机械结构以刀库支架1为安装基准，滑动支撑座5带动刀盘通过两导轨轴8与刀库支架1连接在一起，此为刀库本身结构。刀库支架1是不动的，故将传感器支架2通过螺栓连接固定在刀库支架1上,在传感器支架的另一端,对应激光位移传感器的两安装孔，用螺栓连接将激光位移传感器固定在传感器支架上。

一种斗笠刀库送刀性能检测方法与装置，在传感器支架2上部用螺栓沿一字长孔安装激光位移传感器A3和激光位移传感器B9。通过位置调整，保证两传感器安装面水平，光路平行打到滑动支撑座5上面。行程开关7安装在刀库支架1上位于滑动支撑座5行程的起点处和终点处。当行程开关给出开始检测信号时，激光位移传感器A3激光位移传感器B9可检测出实时位移信号,以激光位移传感器A测得的位移为主,用激光位移传感器B测得的位移去验证。激光位移传感器根据被检测物体与投光面距离的不同发出不同的电压信号。用采集卡10接收信号，并把相应数据传送给PC机11，通过处理所采集到的数据，计算出由圆柱沟槽凸轮12驱动的从动件瞬时速度与加速度。

进一步，所述的斗笠式刀库电气控制为数控系统控制。

本发明的优点在于：

(1)本发明提供了一种斗笠刀库送刀性能检测方法与装置，通过实时检测刀盘位置变化，从而发现圆柱沟槽凸轮廓面设计缺陷，为结构改进提供依据。

(2)本发明可用于检测刀盘到位精度，借助高精度激光位移传感器其检测精度可达到微米级，与以往的测量方式相比，可获得更精确的位置信息，可用于刀库可靠性分析实验，有利于生产企业更深入了解当前斗笠刀库的性能状态。

(3)本发明经过实验证明，所设计装置运行稳定，通过两激光位移传感器相互验证,保证了实验设备长时间运行的可靠性和数据的准确性，为圆柱沟槽凸轮机构的运动性能研究和产品优化设计提供准确数据。

(4)本发明根据实际测量，可与计算机仿真理论值进行比较,用于验证实测值与理论值相符程度。为产品开发提供技术支持。

附图说明

图1检测系统构成图

图2检测装置局部爆炸图

图3检测装置俯视图图

图3-1传感器局部爆炸图

图4行程开关局部放大图

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，本检测装置包括刀库支架1、传感器支架2、激光位移传感器A3、直线轴承4、滑动支撑座5、行程开关碰块6、行程开关7、导轨轴8、激光位移传感器B9、数据采集卡10、工控机11、圆柱沟槽凸轮12。如图1与图2可知剖面视图刀库支架1固定在刀库基座上，将圆柱沟槽凸轮12装入刀库支架1的轴承中，使其可以自由转动。安装直线轴承4到滑动支撑座5上通过止动环将上述两个零件固定在一起，最后将直线轴承4套入导轨轴中。使刀库支架1可以沿导轨轴8前后移动。如图3与图3-1可知，通过螺栓连接将传感器支架2与刀库支架1固定在一起，并调整传感器支架2使安装面水平。在传感器支架2的另一端有两个一字长孔对应激光位移传感器的两安装孔，用螺栓连接将激光位移传感器固定在传感器支架上，调整位置使激光位移传感器AB光路打到滑动支撑板上，并与滑动支撑座5运动轨迹平行，两激光位移传感器分别测得滑动支撑座5的实时位移,并以激光位移传感器A3所测得的实时位移为主,用激光位移传感器B9测得的位移去验证,如两激光位移传感器所测得位移一致,方可进行下一步计算。如图4可知，行程开关碰块6安装在滑动支撑座5上，行程开关安7装于滑动支撑座5行程的起始端，当圆柱沟槽凸轮12带动滑动支撑座5动作的时候，行程开关7会给一个启动信号，然后激光位移传感器A3与激光位移传感器B9同时开始采集刀库支架5的实时位移，激光位移传感器3的另一端与信号采集卡10相连，信号采集卡10将采集到的信号发送给工控机11，在工控机通过编写软件把得到的信号进行处理，中设置定时器，每10ms计算一次与前一个10ms所采集到的电压差值，通过计算将其转化为位移值后除以间隔时间即为此时刻滑动支撑座(从动件)的瞬时速度，将得到的瞬时速度经过计算可得到滑动支撑座的加速度，为结构改进提供依据。同时，多次实验保存下来的数据中可以发现出驱动零件圆柱沟槽凸轮曲线(即凸轮驱动从动件的运动曲线)设计缺陷并为产品优化设计提供准确数据。