數(shù)控車床自動(dòng)對(duì)刀裝置及對(duì)刀方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及數(shù)控車床對(duì)刀裝置，具體地說(shuō)，設(shè)及一種數(shù)控車床自動(dòng)對(duì)刀裝置及對(duì) 刀方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)控車床精準(zhǔn)對(duì)刀是實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)控加工的必要條件。現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)控車削對(duì) 刀主要W手動(dòng)試切對(duì)刀、采用接觸式傳感器自動(dòng)對(duì)刀和機(jī)外對(duì)刀為主。手動(dòng)試切法對(duì)刀的 方式需要對(duì)每一把刀具都要試切外圓和端面W實(shí)現(xiàn)各把刀具的精確對(duì)刀。該方法實(shí)施起來(lái) 較為繁瑣，對(duì)刀精度及速度受操作者水平影響較大。同時(shí)，對(duì)一些特殊的刀具無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn) 對(duì)刀，如:螺紋車刀無(wú)法通過(guò)試切端面的方法實(shí)現(xiàn)Z坐標(biāo)精確對(duì)刀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，提供一種操作簡(jiǎn)單、使用方便，且精度高的數(shù)控車床自動(dòng)對(duì)刀 裝置及對(duì)刀方法，W解決上述的技術(shù)問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀裝置，其特征在于:包括四方刀架、用于驅(qū)動(dòng)四方刀架旋轉(zhuǎn) 的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、用于鎖定四方刀架位置的鎖緊電機(jī)、攝像頭和對(duì)刀分析系統(tǒng);所述四方刀架上 安裝有若干個(gè)刀具;所述攝像頭固定在數(shù)控車床上，且四方刀架處于自動(dòng)對(duì)刀位置時(shí)，各刀 具的刀尖部位都能進(jìn)入攝像頭的拍攝區(qū)域，同時(shí)，攝像頭正對(duì)數(shù)控車床X向、Z向水平面拍 攝;所述攝像頭與對(duì)刀分析系統(tǒng)相連接，并將采集的圖像信息傳送給對(duì)刀分析系統(tǒng)。
[0006] 進(jìn)一步地說(shuō)，所述四方刀架上安裝的刀具包括：一號(hào)刀具、二號(hào)刀具、S號(hào)刀具和 四號(hào)刀具;其中，一號(hào)刀具為90°外圓車刀；二號(hào)刀具為槽刀;S號(hào)刀具為45°外圓車刀；四號(hào) 刀具為螺紋車刀。
[0007] 所述數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀裝置的對(duì)刀方法，包括W下步驟：
[0008] 1.準(zhǔn)備工作:利用卡盤將工件裝夾在主軸上，同時(shí)將各刀具安裝在四方刀架相應(yīng) 位置并緊固；通過(guò)墊片調(diào)整各刀具的刀尖與主軸的軸線等高；
[0009] 2.W-號(hào)刀具為基準(zhǔn)刀具，并通過(guò)試切外圓對(duì)一號(hào)刀具的X坐標(biāo)，通過(guò)試切右端面 對(duì)一號(hào)刀具的Z坐標(biāo)；
[0010] 3.攝像頭在安裝時(shí)，一般不能保證像素坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系保持平行，因此，應(yīng)首 先確定所采集圖像像素坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)夾角及像素距離與實(shí)際距離的轉(zhuǎn)換系數(shù)K，其標(biāo) 定方法如下：
[0011] -號(hào)刀具通過(guò)試切法對(duì)刀后，將一號(hào)刀具移動(dòng)到攝像頭下方，攝像頭拍照，并經(jīng)過(guò) 對(duì)刀分析系統(tǒng)的圖像處理，獲得一號(hào)刀具的刀尖A的像素點(diǎn)坐標(biāo)AUPXAl，PYA1);然后，控制 一號(hào)刀具沿X軸或Z軸坐標(biāo)移動(dòng)一個(gè)固定距離D，并保證移動(dòng)固定距離D之后刀尖A仍然位于 攝像頭拍攝視域內(nèi)；W沿Z軸正向移動(dòng)一個(gè)固定距離D為例，移動(dòng)完成后，攝像頭拍照并經(jīng)過(guò) 對(duì)刀分析系統(tǒng)圖像處理，獲得刀尖A此時(shí)的像素點(diǎn)坐標(biāo)A2(PXA2，PYA2);則像素距離和實(shí)際 距離轉(zhuǎn)化系數(shù)K表達(dá)為：
[OOU]像素坐標(biāo)PX與Z方向夾角a表達(dá)為：
[0015] 4.完成像素坐標(biāo)與機(jī)床坐標(biāo)角度校準(zhǔn)及距離系數(shù)校準(zhǔn)之后，保持一號(hào)刀具處于工 作位置不變，進(jìn)行二號(hào)刀具、=號(hào)刀具、四號(hào)刀具的對(duì)刀；具體方法如下：
[0016] 4A.移動(dòng)四方刀架至自動(dòng)對(duì)刀位置P點(diǎn)，該位置能保證四方刀架實(shí)現(xiàn)換刀后各刀具 的刀尖都能位于攝像頭的拍攝區(qū)域內(nèi)；此時(shí)，一號(hào)刀具已采用試切法完成了對(duì)刀，在P點(diǎn)，一 號(hào)刀具的坐標(biāo)為已知量(XI，Z1);通過(guò)攝像頭拍照，對(duì)刀分系統(tǒng)通過(guò)圖像處理提取出一號(hào)刀 具刀尖A像素點(diǎn)坐標(biāo)(PXA，PYA);
[0017] 4B.保持四方刀架的位置不變，換二號(hào)刀具為工作位置;換刀后，攝像頭拍照，對(duì)刀 分系統(tǒng)通過(guò)圖像處理，提取出二號(hào)刀具的刀尖B的像素點(diǎn)坐標(biāo)(PXB，PYB);
[0018] 4C.保持四方刀架的位置不變，換S號(hào)刀具為工作位置;換刀后，攝像頭拍照，對(duì)刀 分系統(tǒng)通過(guò)圖像處理，提取出S號(hào)刀具的刀尖C的像素點(diǎn)坐標(biāo)(PXC，PYC);
[0019] 4D.保持四方刀架的位置不變，換四號(hào)刀具為工作位置;換刀后，攝像頭拍照，對(duì)刀 分系統(tǒng)通過(guò)圖像處理，提取出四號(hào)刀具的刀尖D的像素點(diǎn)坐標(biāo)(PXD，PYD);
[0020] 4E.完成四個(gè)刀具的刀尖像素采集后，對(duì)刀分析系統(tǒng)自動(dòng)分析，分別計(jì)算出二號(hào)刀 具、S號(hào)刀具、四號(hào)刀具的刀尖在對(duì)刀點(diǎn)P點(diǎn)處的工件坐標(biāo)(X2，Z2)、（X3，Z3)、（X4，Z4);計(jì)算 方法如下：
[0021] 4E1. -號(hào)刀具的刀尖A的像素點(diǎn)坐標(biāo)A(PXA，PYA)和二號(hào)刀具的刀尖B像素點(diǎn)坐標(biāo)B (PXB，PYB)之間的連線與像素坐標(biāo)軸PX的夾角為化，
[0023]貝化點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際工件Z坐標(biāo)為：
[00巧]B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際工件X坐標(biāo)為：
[0027] 4E2. -號(hào)刀具的刀尖A的像素點(diǎn)坐標(biāo)A(PXA，PYA)和S號(hào)刀具的刀尖C像素點(diǎn)坐標(biāo)C (PXC，PYC)之間的連線與像素坐標(biāo)軸PX的夾角為的，
[0029]貝化點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際工件Z坐標(biāo)為：
[0031 ]C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際工件X坐標(biāo)為：
[0033] 4E3. -號(hào)刀具的刀尖A的像素點(diǎn)坐標(biāo)A(PXA，PYA)和四號(hào)刀具的刀尖D像素點(diǎn)坐標(biāo)D (PXD，PYD)之間的連線與像素坐標(biāo)軸PX的夾角為盼，
[0035]貝化點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際工件Z坐標(biāo)為：
[0037]D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際工件X坐標(biāo)為：
[0039] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，實(shí)施起來(lái)較為簡(jiǎn)便，對(duì)刀 精度及速度不受人為因素的影響，對(duì)刀精度高，同時(shí)，對(duì)一些特殊的刀具都能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì) 刀。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的原理示意圖；
[0041 ]圖2為本發(fā)明中標(biāo)定坐標(biāo)角度及距離系數(shù)的示意圖；
[0042] 圖3為本發(fā)明中提取一號(hào)刀具刀尖像素坐標(biāo)的示意圖；
[0043] 圖4為本發(fā)明中提取二號(hào)刀具刀尖像素坐標(biāo)的示意圖；
[0044] 圖5為本發(fā)明中提取S號(hào)刀具刀尖像素坐標(biāo)的示意圖；
[0045] 圖6為本發(fā)明中提取四號(hào)刀具刀尖像素坐標(biāo)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0047] 參照?qǐng)D1，本實(shí)施例所述的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀裝置，包括四方刀架1、用于驅(qū)動(dòng)四方 刀架1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)16、用于鎖定四方刀架1位置的鎖緊電機(jī)15、攝像頭2和對(duì)刀分析系統(tǒng) 3;所述四方刀架1上安裝有四個(gè)刀具，包括:一號(hào)刀具11、二號(hào)刀具12、S號(hào)刀具13和四號(hào)刀 具14;其中，一號(hào)刀具11為90°外圓車刀;二號(hào)刀具12為槽刀;S號(hào)刀具13為45°外圓車刀；四 號(hào)刀具14為螺紋車刀。
[004引所述攝像頭2固定在數(shù)控車床上，且四方刀架1處于自動(dòng)對(duì)刀位置時(shí)，各刀具的刀 尖部位都能進(jìn)入攝像頭2的拍攝區(qū)域，同時(shí)，攝像頭2正對(duì)數(shù)控車床X向、Z向水平面拍攝;所 述攝像頭2與對(duì)刀分析系統(tǒng)3相連接，并將采集的圖像信息傳送給對(duì)刀分析系統(tǒng)3。
[0049] 所述數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀裝置的對(duì)刀方法，包括W下步驟：
[0050] 1.準(zhǔn)備工作：如圖1所示，利用卡盤4將工件5裝夾在主軸上，同時(shí)將各刀具安裝在 四方刀架1相應(yīng)位置并緊固；通過(guò)墊片調(diào)整各刀具的刀尖與主軸的軸線等高；
[0051] 2.W-號(hào)刀具11為基準(zhǔn)刀具，并通過(guò)試切外圓對(duì)一號(hào)刀具11的X坐標(biāo)，通過(guò)試切右 端面對(duì)一號(hào)刀具的Z坐標(biāo)；
[0052] 3.攝像頭2在安裝時(shí)，一般不能保證像素坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系保持平行，因此，應(yīng) 首先確定所采集圖像像素坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)夾角及像素距離與實(shí)際距離的轉(zhuǎn)換系數(shù)K，其 標(biāo)定方法如下：
[0053] -號(hào)刀具11通過(guò)試切法對(duì)刀后，將一號(hào)刀具11移動(dòng)到攝像頭2下方，攝像頭2拍照， 并經(jīng)過(guò)對(duì)刀分析系統(tǒng)3的圖像處理，獲得一號(hào)刀具11的刀尖A的像素點(diǎn)坐標(biāo)A1(PXA1，PYA1); 然后，控制一號(hào)刀具11沿X軸或Z軸坐標(biāo)移動(dòng)一個(gè)固定距離D，并保證移動(dòng)固定距離D之后刀 尖A仍然位于攝像頭拍攝視域內(nèi)；W沿Z軸正向移動(dòng)一個(gè)固定距離D為例，移動(dòng)完成后，攝像 頭巧白照并經(jīng)過(guò)對(duì)刀分析系統(tǒng)3圖像處理，獲得刀尖A此時(shí)的像素點(diǎn)坐標(biāo)A2(PXA2，PYA2)，如 圖2所