五轴数控机床的实时防碰撞装置的制作方法

本发明涉及机械加工设备防护技术领域，尤其涉及一种五轴数控机床的实时防碰撞装置。

背景技术：

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。由于操作者操作生疏或者编程错误等原因，现场加工时初学者经常会发生撞刀。撞刀事故往往会导致刀具损坏和机床精度降低，严重的话还有可能危及操作者安全。

为了解决上述问题，申请号为201820200791.6的发明专利公开了一种数控铣床的防撞刀装置，该装置包括支板，所述支板的顶部左右两侧均设有支撑架，左右两组所述支撑架的顶部连接有横板，左右两组所述支撑架之间连接有缓冲板，所述横板的底部设有液压缸，所述液压缸的底部动力输出端设有连接板，连接板的底部左右两侧均设有缓冲弹簧，所述连接板的底部中央设有主轴箱，所述主轴箱的底部设有主轴，所述主轴的底部设有刀具，通过液压缸带动连接板，连接板带动主轴箱向下运动，通过缓冲弹簧起到减速作用，防止刀具速度过快直接撞击工件，通过接近开关可以监测刀具与工件的动作距离，刀具超过额定距离时，通过控制装置对刀具工作进行制动，报警装置鸣响，提示工作人员过来检修。该装置存在以下问题：1、该装置的刀具设置于缓冲板的前端，缓冲板设置于刀具的后方，在刀具撞击于机床或者卡盘上时，缓冲板不能及时有效地利用缓冲弹簧的形变以达到防撞的效果；2、该装置设置的缓冲板如位于刀具的前方时，缓冲板的位置将会影响刀具对工件进行正常加工动作，而对机床的正常工作形成妨碍。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，设计了一种五轴数控机床的实时防碰撞装置，该装置的缓冲板的防撞位置可自动调节，当刀具的速度过快时，缓冲板可调节至刀具的前端以对刀具形成防护；当刀具正常时，缓冲板自动调节至刀具的后端，防止缓冲板对刀具的正常加工形成妨碍；既可防止刀具撞击受损又不会影响刀具的正常加工动作；该装置的撞击力度可实时显示，且撞击力过大时，缓冲板发生形变，本装置会发出警报以提醒工作人员及时对机床进行检修。

为了达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现的：

五轴数控机床的实时防碰撞装置，其特征在于，包括设备箱，设备箱设有检修箱门，设备箱的左侧固定有主轴箱，主轴箱中固定有旋转电机，主轴箱的一侧固定有卡盘，卡盘与旋转电机的转子同轴连接，卡盘上夹持有工件，设备箱上固定有控制器，设备箱的顶部右端固定有底座推进油缸，推进油缸的左侧的设备箱顶部开有沟槽状的滑轨，刀具底座固定滑动固定于设备箱的滑轨上，刀具底座与底座推进油缸固定连接,刀具底座上滑动固定有刀具支座，刀具支座背面的刀具底座上固定有支座推进油缸，刀具支座与支座推进油缸固定连接，刀具支座的顶部固定有速度传感器，刀具支座的左端固定有刀架，刀架上固定有刀具，刀具支座的上、下两侧对称固定有防撞调节油缸，防撞调节油缸的端部固定有连接板，连接板的上、下两侧对称固定有缓冲弹簧，缓冲弹簧的左端固定有缓冲板，缓冲板的端面上固定有压力传感器，连接板和缓冲板中心开有洞口且均套在刀架上，洞口的半径不小于刀架的直径；

所述的设备箱中固定有控制器，控制器包括模数转换器、处理芯片、数模转换器和蜂鸣器，速度传感器和压力传感器均通过模数转换器与处理芯片连接，处理芯片通过数模转换器与旋转电机、底座推进油缸、支座推进油缸和防撞调节油缸连接，控制器和蜂鸣器与处理芯片连接。

优选的，所述的连接板和缓冲板选用铸铁材料制成。

本发明的有益效果是：该装置的缓冲板的防撞位置可自动调节，当刀具的速度过快时，缓冲板可调节至刀具的前端以对刀具形成防护；当刀具速度正常时，缓冲板可自动调节至刀具的后端，防止缓冲板对刀具的正常加工形成妨碍；本装置既可防止刀具撞击受损又不会影响刀具的正常加工动作；同时该装置可对刀具的撞击力度可实时显示，当撞击力过大时超过缓冲板形变的阈值时，本装置会发出警报以提醒工作人员及时对机床进行检修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是五轴数控机床的实时防碰撞装置的整体结构示意图；

图2是五轴数控机床的实时防碰撞装置的局部结构放大示意图；

图3是五轴数控机床的实时防碰撞装置的结构框图。附

图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-设备箱，2-检修箱门，3-主轴箱，4-卡盘，5-工件，6-控制器，7-推进油缸，8-刀具支座，9-速度传感器，10-刀架，11-刀具，12-防撞调节油缸，13-连接板，14-缓冲弹簧，15-缓冲板，16-模数转换器，17-处理芯片，18-数模转换器，19-旋转电机，20-支座推进油缸，21-压力传感器，22-蜂鸣器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-3所示，五轴数控机床的实时防碰撞装置，包括设备1，设备箱1设有检修箱门2，设备箱1的左侧固定有主轴箱3，主轴箱3中固定有旋转电机19，主轴箱3的一侧固定有卡盘4，卡盘4与旋转电机19的转子同轴连接，卡盘4上夹持有工件5，设备箱1上固定有控制器6，设备箱1的顶部右端固定有底座推进油缸7，推进油缸7的左侧的设备箱1顶部开有沟槽状的滑轨，刀具底座固定滑动固定于设备箱的滑轨上，刀具底座与底座推进油缸7固定连接，刀具底座上滑动固定有刀具支座8，刀具支座背面的刀具底座上固定有支座推进油缸20，刀具支座8与支座推进油缸20固定连接，刀具支座8的顶部固定有速度传感器9，刀具支座8的左端固定有刀架10，刀架10上固定有刀具11，刀具支座8的上、下两侧对称固定有防撞调节油缸12，防撞调节油缸12的端部固定有连接板13，连接板13的上、下两侧对称固定有缓冲弹簧14，缓冲弹簧14的左端固定有缓冲板15，缓冲板15的端面上固定有压力传感器21，连接板和缓冲板15中心开有洞口且均套在刀架10上，洞口的半径不小于刀架10的直径，连接板和缓冲板15选用铸铁材料制成。

设备箱1中固定有控制器，控制器包括模数转换器16、处理芯片17、数模转换器18和蜂鸣器22，速度传感器9和压力传感器21均通过模数转换器16与处理芯片17连接，处理芯片17通过数模转换器18与旋转电机19、底座推进油缸7、支座推进油缸20和防撞调节油缸12连接，控制器6和蜂鸣器22与处理芯片17连接。

本实施例中的压力传感器21选用深圳福森泰科传感技术公司生产的fclb型微型压力传感器，速度传感器9选用宁波中车时代传感技术公司生产的tqg19g3速度传感器，模数转换器16选用adc0832型转换器，处理芯片17选用tms320f28335型处理器，数模转换器18选用dac0832型转换器。

本装置的一个具体的应用为：将设备箱接通电源，打开控制器6开关，在控制器6上输入刀具运转的参数以及工件的加工参数，控制器的处理芯片17在接收到控制器6的操作指令后向底座推进油缸7和支座推进油缸20输出高电平，底座推进油缸7和支座推进油缸20分别动作以调整刀具底座和刀具支座8的位置使刀具到达合适的位置以对卡盘4上的工件5进行切割加工；当支座推进油缸的运行参数输入有误而导致刀具支座8的运行速度超过限值时，速度传感器8将刀具支座8的运行速度传输至模数转换器16进行数字化转换，转换后的数字信号输入至处理芯片17中，处理芯片17向防撞调节油缸12输出推进指令，防撞调节油缸12推动连接板13，连接板通过缓冲弹簧14将缓冲板15向外推出直至缓冲板15位于刀具的前端，刀具位于缓冲板15的后端，在撞击时，缓冲板15撞击在机床或卡盘4上，防止刀具11撞击于机床或卡盘4上，而缓冲板15在撞击时则挤压缓冲弹簧14，缓冲弹簧14受到冲击力作用时发生挤压变形以吸收撞击产生的能量，防止机床或卡盘4受到损坏；缓冲板15的前端设有压力传感器21，压力传感器将受到的挤压力信息转换为电信号并经过模数转换器16转换为数字信号，数字信号被传输至处理芯片17中，处理芯片17将该信号值与阈值进行比较，该阈值为缓冲板15发生挤压变形的临界值，当压力传感器21传输的压力值信号大于阈值时，处理芯片17将向蜂鸣器输出高电平，蜂鸣器发出警报声以提醒工作人员对机床进行检修，防止刀具被损坏并更换防撞装置以对刀具形成防护。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。