數(shù)控機床光學(xué)對刀裝置的研究與設(shè)計

1現(xiàn)狀分析

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床,是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床,該控制系統(tǒng)能夠有邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序,并將其譯碼,用代碼化的數(shù)字表示,通過信息載體輸入數(shù)控裝置。數(shù)控機床加工零件精度高、生產(chǎn)效率高、勞動強度低,但對操作人員要求也高,尤其是對刀要求。

對刀是指通過刀具或?qū)Φ豆ぞ叽_定工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系之間的空間位置關(guān)系,并將對刀數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)的存儲位置。它是數(shù)控加工中最重要的操作內(nèi)容,其準(zhǔn)確性將直接影響零件的加工精度。數(shù)控加工中的對刀操作分為X、y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ丁?

對刀裝置也稱為"對刀儀"或"刀具預(yù)調(diào)儀",其實對刀儀和刀具預(yù)調(diào)儀是兩個儀器。對刀儀主要用于機內(nèi)的對刀,可以看作機床的一個選購附件。刀具預(yù)調(diào)儀用于機外對刀,是一臺獨立的機器。

2思路構(gòu)建及設(shè)計細(xì)節(jié)

現(xiàn)有的數(shù)控機床對刀裝置,為了滿足市場需求,一般都是針對如何更好地對刀和如何更方便使用者使用這些方面進(jìn)行優(yōu)化,往往忽略了是否能夠很好地對連接線進(jìn)行防護(hù),具體而言,在數(shù)控機床正常使用時,其連接線會因為使用不當(dāng)而在連接處出現(xiàn)斷裂,從而影響數(shù)控機床的正常使用,需要較高頻率地更換。

光學(xué)對刀裝置通常采用工業(yè)相機與機內(nèi)對刀的方式進(jìn)行機床對刀裝置的設(shè)計,其主要工作流程如圖1所示。

針對現(xiàn)有設(shè)備存在的技術(shù)問題進(jìn)行分析和研究,以保護(hù)數(shù)控機床連接線為目的初步構(gòu)建了一種新型數(shù)控機床對刀裝置的設(shè)計思路,如圖2所示。

新型數(shù)控機床對刀裝置在對刀設(shè)備本體的內(nèi)部設(shè)計安裝了固定穩(wěn)定柱,在穩(wěn)定柱的右側(cè)設(shè)計環(huán)形插接槽,在環(huán)形插接槽內(nèi)壁的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)計弧形卡槽,在穩(wěn)定柱前側(cè)和后側(cè)的右側(cè)均設(shè)計圓形通孔,在兩個圓形通孔的內(nèi)部固定安裝擠壓裝置,在環(huán)形插接槽的內(nèi)部插接環(huán)形插接塊,在環(huán)形插接塊的前側(cè)和后側(cè)設(shè)計放置槽,兩個放置槽的內(nèi)部固定安裝卡接機構(gòu),在環(huán)形插接塊的右側(cè)固定連接有連接管道。在穩(wěn)定柱的前端安裝有紅外線探測頭。

對刀裝置設(shè)計的核心部位為擠壓裝置,如圖3所示。擠壓裝置上設(shè)計了圓形擋塊,圓形擋塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁固定連接,圓形擋塊的內(nèi)部滑動連接設(shè)計了擠壓桿,擠壓桿的前側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至穩(wěn)定柱的前側(cè),擠壓桿的前側(cè)固定安裝有提拉手柄,擠壓桿的外表面套設(shè)有第一擠壓彈簧,第一擠壓彈簧的前側(cè)與圓形擋塊的后側(cè)固定連接,第一擠壓彈簧的后側(cè)固定安裝有圓形塊,圓形塊的內(nèi)部與擠壓桿的外表面固定連接,擠壓桿的后側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至弧形卡槽的內(nèi)部。

第一擠壓彈簧和圓形塊均位于圓形通孔的內(nèi)部,圓形塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁滑動連接。圓形擋塊的內(nèi)部設(shè)計有圓形配合孔,圓形配合孔的內(nèi)壁與擠壓桿的外表面滑動連接。卡接機構(gòu)包括第二擠壓彈簧,第二擠壓彈簧的后側(cè)與放置槽的內(nèi)壁固定連接,第二擠壓彈簧的前側(cè)固定安裝有方形限位塊,方形限位塊的外表面與放置槽的內(nèi)壁滑動連接,方形限位塊的前側(cè)固定安裝有弧形卡塊,弧形卡塊的前側(cè)與弧形卡槽的內(nèi)部卡接。放置槽內(nèi)壁的頂部和底部均設(shè)計有限位槽,方形限位塊的頂部和底部均固定安裝有限位塊,兩個限位塊均與限位槽滑動連接,如圖4所示。

3改進(jìn)后優(yōu)勢

改進(jìn)后的對刀裝置通過對刀設(shè)備本體、穩(wěn)定柱、環(huán)形插接槽、圓形通孔、擠壓裝置、圓形擋塊、擠壓桿、提拉手柄、第一擠壓彈簧、圓形塊、環(huán)形插接塊、放置槽、卡接機構(gòu)、第二擠壓彈簧、方形限位塊、弧形卡塊、連接管道、弧形卡槽、限位槽、限位塊和圓形配合孔的配合使用,解決了現(xiàn)有對刀裝置不能給予連接線很好的防護(hù)的問題,其主要優(yōu)勢如下:

(1）通過人力推動提拉手柄作為整個擠壓裝置的動力源,因為力是可以傳遞的,在推動提拉手柄的同時帶動擠壓桿移動,在擠壓桿移動的同時帶動圓形塊移動,這樣就能夠給予第一擠壓彈簧一個形變的力,從而將卡進(jìn)弧形卡槽內(nèi)部的弧形卡塊推出:同時,因為力的作用是相互的,第一擠壓彈簧能快速地將擠壓桿拉回原始位置,從而不影響正常的安裝,使防護(hù)效果更好。

(2）通過弧形卡塊受力作為整個卡接機構(gòu)的動力源,因為力是可以傳遞的,弧形卡塊在受力的同時將給予方形限位塊一個擠壓的力,這樣就能夠給予第二擠壓彈簧一個形變的力,從而將弧形卡塊擠入放置槽的內(nèi)部,進(jìn)而實現(xiàn)環(huán)形插接塊與環(huán)形插接槽的插接:等插接完成以后,第二擠壓彈簧也給予弧形卡塊一個相同的反作用力,這樣就能夠很好地實現(xiàn)插接,使防護(hù)效果更好。

(3）放置槽內(nèi)壁的頂部和底部開設(shè)有限位槽,同時方形限位塊頂部和底部固定安裝有限位塊,這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)限位塊與限位槽的滑動連接,不僅能夠很好地限制方形限位塊的位置,同時也能使方形限位塊的運動軌跡更加穩(wěn)定,使防護(hù)效果更好。

(4）第一擠壓彈簧和圓形塊均位于圓形通孔的內(nèi)部,同時圓形塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁滑動連接,這樣就能夠很好地限制圓形塊的運動軌跡,使防護(hù)效果更好。

(5）在圓形擋塊的內(nèi)部開設(shè)有圓形配合孔,這樣就能夠使擠壓桿的運動效果更好,也使防護(hù)效果更好。

4結(jié)語

通過驗證,與傳統(tǒng)對刀方式相比,利用該裝置對刀可以大大提高對刀效率,并在一定程度上減小零件的加工誤差,同時還可以實現(xiàn)不同型號、不同刀桿厚度刀具的精準(zhǔn)對刀。該裝置解決了現(xiàn)有對刀裝置不能給予連接線很好的防護(hù)的問題,具有防護(hù)效果好的優(yōu)點。