本發(fā)明是一種斗笠刀庫(kù)送刀性能檢測(cè)方法與裝置，屬于數(shù)控機(jī)床功能部件性能檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

刀庫(kù)是數(shù)控加工中心重要的功能部件。斗笠式刀庫(kù)常用于中小型加工中心，其換刀動(dòng)作由刀庫(kù)動(dòng)作和主軸動(dòng)作配合完成。換刀時(shí)，主軸停轉(zhuǎn)并攜前工序刀具下降到規(guī)定高度，刀盤(pán)開(kāi)始送刀，即刀盤(pán)空刀爪前進(jìn)抓刀，主軸提升以拔下前工序刀具，接著刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)到后工序刀具，主軸下降裝刀，此后刀盤(pán)回到原點(diǎn)，這樣便完成一個(gè)換刀過(guò)程。

加工中心對(duì)斗笠式刀庫(kù)的要求是換刀時(shí)間短，刀柄到位精度高。通常情況下，換刀時(shí)間占總加工時(shí)間的60％，所以提高換刀時(shí)間能大幅度的提高加工效率。而在換刀時(shí)間中，刀庫(kù)送刀時(shí)間占很大部分。圓柱溝槽凸輪是控制刀庫(kù)送刀的關(guān)鍵零件，圓柱溝槽凸輪傳遞運(yùn)動(dòng)的效率很大程度上決定了送刀時(shí)間的快慢，傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性也決定了傳動(dòng)部件產(chǎn)生的振動(dòng)等級(jí)。凸輪曲線直接決定了凸輪的整體性能，所謂凸輪曲線并不是凸輪輪廓的形狀曲線，而是凸輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)曲線，所以凸輪曲線有設(shè)計(jì)不合理的地方就避免不了有沖擊、震動(dòng)等現(xiàn)象。為了提高換刀效率和改善圓柱溝槽凸輪造成的沖擊現(xiàn)象，使整個(gè)刀庫(kù)更快更平穩(wěn)的送到換刀位置。需要研究一種斗笠刀庫(kù)送刀性能檢測(cè)方法與裝置(主要檢測(cè)斗笠刀庫(kù)刀盤(pán)在送刀時(shí)候的瞬時(shí)速度與加速度)可以方便地檢測(cè)斗笠刀庫(kù)圓柱溝槽凸輪是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的，更直觀地找出凸輪曲線沖擊區(qū)域給凸輪參數(shù)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)斗笠式刀庫(kù)出廠性能檢測(cè)依靠繁瑣的純?nèi)斯し绞?，缺乏直觀、便捷的電子檢測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)圓柱溝槽凸輪曲線設(shè)計(jì)復(fù)雜，檢測(cè)困難。采用優(yōu)化方法也都是借助軟件運(yùn)動(dòng)分析與仿真。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了更直觀、便捷的檢測(cè)斗笠刀庫(kù)送刀性能以便反映出圓柱溝槽凸輪曲線設(shè)計(jì)存在的不足之處，需要設(shè)計(jì)一種既精確又不復(fù)雜的測(cè)試裝置和方法。

一種斗笠刀庫(kù)送刀性能檢測(cè)方法與裝置，該方法由機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊和電氣控制與信號(hào)采集模塊組成；所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊包括刀庫(kù)本身結(jié)構(gòu)，另一部分為在刀庫(kù)本身結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)的裝置。整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)以刀庫(kù)支架1為安裝基準(zhǔn)，滑動(dòng)支撐座5帶動(dòng)刀盤(pán)通過(guò)兩導(dǎo)軌軸8與刀庫(kù)支架1連接在一起，此為刀庫(kù)本身結(jié)構(gòu)。刀庫(kù)支架1是不動(dòng)的，故將傳感器支架2通過(guò)螺栓連接固定在刀庫(kù)支架1上,在傳感器支架的另一端,對(duì)應(yīng)激光位移傳感器的兩安裝孔，用螺栓連接將激光位移傳感器固定在傳感器支架上。

一種斗笠刀庫(kù)送刀性能檢測(cè)方法與裝置，在傳感器支架2上部用螺栓沿一字長(zhǎng)孔安裝激光位移傳感器A3和激光位移傳感器B9。通過(guò)位置調(diào)整，保證兩傳感器安裝面水平，光路平行打到滑動(dòng)支撐座5上面。行程開(kāi)關(guān)7安裝在刀庫(kù)支架1上位于滑動(dòng)支撐座5行程的起點(diǎn)處和終點(diǎn)處。當(dāng)行程開(kāi)關(guān)給出開(kāi)始檢測(cè)信號(hào)時(shí)，激光位移傳感器A3激光位移傳感器B9可檢測(cè)出實(shí)時(shí)位移信號(hào),以激光位移傳感器A測(cè)得的位移為主,用激光位移傳感器B測(cè)得的位移去驗(yàn)證。激光位移傳感器根據(jù)被檢測(cè)物體與投光面距離的不同發(fā)出不同的電壓信號(hào)。用采集卡10接收信號(hào)，并把相應(yīng)數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)11，通過(guò)處理所采集到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出由圓柱溝槽凸輪12驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)件瞬時(shí)速度與加速度。

進(jìn)一步，所述的斗笠式刀庫(kù)電氣控制為數(shù)控系統(tǒng)控制。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明提供了一種斗笠刀庫(kù)送刀性能檢測(cè)方法與裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)刀盤(pán)位置變化，從而發(fā)現(xiàn)圓柱溝槽凸輪廓面設(shè)計(jì)缺陷，為結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供依據(jù)。

(2)本發(fā)明可用于檢測(cè)刀盤(pán)到位精度，借助高精度激光位移傳感器其檢測(cè)精度可達(dá)到微米級(jí)，與以往的測(cè)量方式相比，可獲得更精確的位置信息，可用于刀庫(kù)可靠性分析實(shí)驗(yàn)，有利于生產(chǎn)企業(yè)更深入了解當(dāng)前斗笠刀庫(kù)的性能狀態(tài)。

(3)本發(fā)明經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，通過(guò)兩激光位移傳感器相互驗(yàn)證,保證了實(shí)驗(yàn)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可靠性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為圓柱溝槽凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能研究和產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

(4)本發(fā)明根據(jù)實(shí)際測(cè)量，可與計(jì)算機(jī)仿真理論值進(jìn)行比較,用于驗(yàn)證實(shí)測(cè)值與理論值相符程度。為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

附圖說(shuō)明

圖1檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖2檢測(cè)裝置局部爆炸圖

圖3檢測(cè)裝置俯視圖圖

圖3-1傳感器局部爆炸圖

圖4行程開(kāi)關(guān)局部放大圖

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，本檢測(cè)裝置包括刀庫(kù)支架1、傳感器支架2、激光位移傳感器A3、直線軸承4、滑動(dòng)支撐座5、行程開(kāi)關(guān)碰塊6、行程開(kāi)關(guān)7、導(dǎo)軌軸8、激光位移傳感器B9、數(shù)據(jù)采集卡10、工控機(jī)11、圓柱溝槽凸輪12。如圖1與圖2可知剖面視圖刀庫(kù)支架1固定在刀庫(kù)基座上，將圓柱溝槽凸輪12裝入刀庫(kù)支架1的軸承中，使其可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝直線軸承4到滑動(dòng)支撐座5上通過(guò)止動(dòng)環(huán)將上述兩個(gè)零件固定在一起，最后將直線軸承4套入導(dǎo)軌軸中。使刀庫(kù)支架1可以沿導(dǎo)軌軸8前后移動(dòng)。如圖3與圖3-1可知，通過(guò)螺栓連接將傳感器支架2與刀庫(kù)支架1固定在一起，并調(diào)整傳感器支架2使安裝面水平。在傳感器支架2的另一端有兩個(gè)一字長(zhǎng)孔對(duì)應(yīng)激光位移傳感器的兩安裝孔，用螺栓連接將激光位移傳感器固定在傳感器支架上，調(diào)整位置使激光位移傳感器AB光路打到滑動(dòng)支撐板上，并與滑動(dòng)支撐座5運(yùn)動(dòng)軌跡平行，兩激光位移傳感器分別測(cè)得滑動(dòng)支撐座5的實(shí)時(shí)位移,并以激光位移傳感器A3所測(cè)得的實(shí)時(shí)位移為主,用激光位移傳感器B9測(cè)得的位移去驗(yàn)證,如兩激光位移傳感器所測(cè)得位移一致,方可進(jìn)行下一步計(jì)算。如圖4可知，行程開(kāi)關(guān)碰塊6安裝在滑動(dòng)支撐座5上，行程開(kāi)關(guān)安7裝于滑動(dòng)支撐座5行程的起始端，當(dāng)圓柱溝槽凸輪12帶動(dòng)滑動(dòng)支撐座5動(dòng)作的時(shí)候，行程開(kāi)關(guān)7會(huì)給一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，然后激光位移傳感器A3與激光位移傳感器B9同時(shí)開(kāi)始采集刀庫(kù)支架5的實(shí)時(shí)位移，激光位移傳感器3的另一端與信號(hào)采集卡10相連，信號(hào)采集卡10將采集到的信號(hào)發(fā)送給工控機(jī)11，在工控機(jī)通過(guò)編寫(xiě)軟件把得到的信號(hào)進(jìn)行處理，中設(shè)置定時(shí)器，每10ms計(jì)算一次與前一個(gè)10ms所采集到的電壓差值，通過(guò)計(jì)算將其轉(zhuǎn)化為位移值后除以間隔時(shí)間即為此時(shí)刻滑動(dòng)支撐座(從動(dòng)件)的瞬時(shí)速度，將得到的瞬時(shí)速度經(jīng)過(guò)計(jì)算可得到滑動(dòng)支撐座的加速度，為結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供依據(jù)。同時(shí)，多次實(shí)驗(yàn)保存下來(lái)的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)出驅(qū)動(dòng)零件圓柱溝槽凸輪曲線(即凸輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)曲線)設(shè)計(jì)缺陷并為產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。