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1、(10)申请公布号 CN 103029004 A (43)申请公布日 2013.04.10 C N 1 0 3 0 2 9 0 0 4 A *CN103029004A* (21)申请号 201210574683.2 (22)申请日 2012.12.26 B23Q 15/22(2006.01) B23Q 17/22(2006.01) B23Q 17/24(2006.01) (71)申请人长春理工大学 地址 130022 吉林省长春市朝阳区卫星路 7089号 (72)发明人许金凯 于化东 王晓冶 于占江 丁戗 李一全 张留新 陈爽 (74)专利代理机构长春菁华专利商标代理事务 所 22210 代理。
2、人陶尊新 (54) 发明名称 微小型数控铣床对刀装置及其方法 (57) 摘要 微小型数控铣床对刀装置及其方法属于机床 自动控制技术领域，目的在于解决现有技术对刀 精度及对刀效率低的问题。包括CCD相机、光源、 激光对刀仪；两个CCD相机正交放置，两个光源分 别套在两个CCD相机的前端，对工件进行照明，反 射后由CCD相机接收并传输到外部计算机，确定 工件和刀具在机床坐标系中位置；激光对刀仪与 工件平行放置，刀尖触碰激光对刀仪发出的激光， 通过激光对刀仪产生的信号传输到外部计算机 上，进一步确定刀具在机床坐标系中的位置；通 过计算机程序软件进行数据处理，进而实现快速 对刀。本发明不需要刀尖与待加。
3、工的工件实际接 触进行试切，避免了刀尖与待加工的工件接触造 成的误差，提高了工件的对刀精确度及对刀效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.微小型数控铣床对刀装置，其特征在于，包括CCD相机A（2）、CCD相机B（5）和激 光对刀仪（7）和计算机；所述CCD相机A（2）与所述CCD相机B（5）成正交放置，所述CCD 相机A（2）沿X方向采集待加工工件（8）与刀具（9）相对位置图像，所述CCD相机B（5）沿 Y方向采集待加工工件（8）与刀具（。
4、9）相对位置图像，所述激光对刀仪（7）固定在微小型数 控铣床的X向滑台（14）上，所述激光对刀仪（7）与待加工工件（8）平行放置，调整所述刀具 （9）位置使刀具（9）的刀尖碰触所述激光对刀仪（7）发出的激光，所述CCD相机A（2）、所述 CCD相机B（5）和所述激光对刀仪（7）分别与计算机连接。 2.根据权利要求1所述的微小型数控铣床对刀装置，其特征在于，所述对刀装置还包 括光源A（3）、光源B（6）、支撑块A（1）和支撑块B（4）；所述光源A（3）套装在所述CCD 相机A（2）的前端，所述光源B（6）套装在所述CCD相机B（5）的前端，所述光源A（3）和 所述光源B（6）发出的光线照射在微小。
5、型数控铣床待加工工件（8）端面，所述CCD相机A （2）和所述CCD相机B（5）分别固定在所述支撑块A（1）和所述支撑块B（4）上，所述支撑 块A（1）和所述支撑块B（4）固定在微小型数控铣床的工作台上。 3.根据权利要求1所述的微小型数控铣床对刀装置的对刀方法，其特征在于，具体步 骤为： 步骤一：将CCD相机A（2）和CCD相机B（5）水平方向的像素进行标定，确定一个像素 在X方向和Y方向的实际距离； 步骤二：开启光源A（3）和光源B（6）使其发出的光线照射至待加工工件（8）的表面； 步骤三：手动调整微小型数控铣床的刀具（9）和X向滑台（14）的位置，使所述刀具（9） 的刀尖碰触激光对刀仪（。
6、7）发出的激光，将激光对刀仪（7）产生的信号传输到计算机上，确 定刀具（9）在机床坐标系中的位置； 步骤四：通过CCD相机A（2）和CCD相机B（5）采集水平方向上的图像并实时传输到 计算机上； 步骤五：在计算机上观察步骤四中获得的X方向和Y方向上实际距离的图像，确定待加 工工件（8）和刀具（9）在坐标系中的相对位置； 步骤六：根据步骤三中确定的刀具（9）在机床坐标系中的位置和步骤五中获得的工件 （8）和刀具（9）在坐标系中的相对位置数据实现对待加工工件（8）和刀具（9）的空间位置 标定； 步骤七：手动调节待加工的工件（8）和刀具（9）间的距离，实现快速对刀。 4.根据权利要求3所述的微小型数。
7、控铣床对刀方法，其特征在于，步骤一中所述的CCD 相机A（2）和CCD相机B（5）采集的水平方向上的图像具体指：待加工工件（8）与刀具（9） 在机床上相对位置的图像。 权 利 要 求 书CN 103029004 A 1/3页 3 微小型数控铣床对刀装置及其方法 技术领域 0001 本发明涉及一种机床辅助装置及其方法，具体为微小型数控铣床对刀装置及其方 法，属于机床自动控制技术领域。 背景技术 0002 对刀装置是应用于数控机床的一种辅助装置，在工件的加工过程中，刀具调整等 占据了加工过程中很多时间，既费时费力，又不易准确，最后还需要试切。另外，当加工微小 复杂零件时，对刀精度直接影响工件表面的。
8、加工精度，因此，对刀装置显得尤为重要，不仅 减少对刀人员的工作量，同时，提高了对刀工作效率和对刀精度。申请号为201020556328.9 的中国专利申请公开了一种机床对刀装置，包括机床主轴基座、工作台、辅助对刀块、以及 用以采集待加工工件的点云数据的扫描仪，其中该辅助对刀块设置于该机床工作台，且该 扫描仪连接计算机，用以信号传输，该计算机用以处理该点云数据。对刀过程中采用试切法 实现对刀，对刀精度及对刀效率低。 发明内容 0003 本发明的目的在于提出一种微小型数控铣床对刀装置及其方法，解决现有技术中 对刀精度及对刀效率低的问题。 0004 为实现上述目的，本发明的微小型数控铣床对刀装置包括。
9、CCD相机A、CCD相机B 和激光对刀仪和计算机；所述CCD相机A与所述CCD相机B成正交放置，所述CCD相机A沿 X方向采集待加工工件与刀具相对位置图像，所述CCD相机B沿Y方向采集待加工工件与 刀具相对位置图像，所述激光对刀仪固定在微小型数控铣床的X向滑台上，所述激光对刀 仪与待加工工件平行放置，调整所述刀具位置使刀具的刀尖碰触所述激光对刀仪发出的激 光，所述CCD相机A、所述CCD相机B和所述激光对刀仪分别与计算机连接。 0005 所述对刀装置还包括光源A、光源B、支撑块A和支撑块B；所述光源A套装在所述 CCD相机A的前端，所述光源B套装在所述CCD相机B的前端，所述光源A和所述光源B。
10、发 出的光线照射在微小型数控铣床待加工工件端面，所述CCD相机A和所述CCD相机B分别 固定在所述支撑块A和所述支撑块B上，所述支撑块A和所述支撑块B固定在微小型数控 铣床的工作台上。 0006 微小型数控铣床对刀装置的对刀方法具体步骤为： 0007 步骤一：将CCD相机A和CCD相机B水平方向的像素进行标定，确定一个像素在X 方向和Y方向的实际距离； 0008 步骤二：开启光源A和光源B使其发出的光线照射至待加工的工件的表面； 0009 步骤三：手动调整微小型数控铣床的刀具和X向滑台的位置，使所述刀具的刀尖 碰触激光对刀仪发出的激光，将激光对刀仪产生的信号传输到计算机上，确定刀具在机床 坐标。
11、系中的位置； 0010 步骤四：通过CCD相机A和CCD相机B采集水平方向上的图像并实时传输到计算 说 明 书CN 103029004 A 2/3页 4 机上； 0011 步骤五：在计算机上观察步骤四中获得的X方向和Y方向上实际距离的图像，确定 待加工工件和刀具在坐标系中的相对位置； 0012 步骤六：根据步骤三中确定的刀具在机床坐标系中的位置和步骤五中获得的工件 和刀具在坐标系中的相对位置数据实现对待加工工件和刀具的空间位置标定； 0013 步骤七：手动调节待加工的工件和刀具间的距离，实现快速对刀。 0014 步骤一中所述的CCD相机A和CCD相机B采集的水平方向上的图像具体指：待加 工的工。
12、件与刀具在机床上相对位置的图像。 0015 本发明的有益效果：本发明的微小型数控铣床对刀装置及其方法，不需要刀尖与 待加工的工件实际接触进行试切，避免了刀尖与待加工的工件接触造成的误差，结构、原理 简单，工件加工容易，空间紧凑，对刀仪可以在实际加工转速下轻松实现对刀具长度、直径、 磨损、破损等实时进行测量，以及对由于机床热漂移造成的刀具参数变化的测量，精准的确 定刀具在机床坐标系中的位置，其有效的提高了工件的对刀精确度，对刀效率，实现了高精 度效率的对刀。 附图说明 0016 图1为本发明的微小型数控铣床对刀装置结构示意图； 0017 图2为本发明的微小型数控铣床对刀方法对刀程序流程图； 00。
13、18 其中：1、支撑块A，2、CCD相机A，3、光源A，4、支撑块B，5、CCD相机B，6、光源B，7、 激光对刀仪，8、工件，9、刀具，10、主轴，11、夹具，12、Z向滑台，13、Y向滑台，14、X向滑台。 具体实施方式 0019 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。 0020 参见附图1，本发明的微小型数控铣床对刀装置包括CCD相机A2、CCD相机B5和激 光对刀仪7和计算机；所述CCD相机A2与所述CCD相机B5成正交放置，所述CCD相机A2 沿X方向采集待加工工件8与刀具相对位置图像，所述CCD相机B5沿Y方向采集待加工工 件8与刀具相对位置图像，所述激光对刀仪7固定在微小型。
14、数控铣床的X向滑台14上，所 述CCD相机A2、所述CCD相机B5和所述激光对刀仪7分别与计算机连接，调整刀具11位置 使刀具11的刀尖接触所述激光对刀仪7发出的激光，所述计算机根据激光对刀仪7获得的 刀具11位置信息和CCD相机A2与CCD相机B5获得的待加工工件8和刀具9相对位置信 息实现快速对刀。 0021 所述对刀装置还包括光源A3、光源B6、支撑块A1和支撑块B4；所述光源A3套装 在所述CCD相机A2的前端，所述光源B6套装在所述CCD相机B5的前端，所述光源A3和所 述光源B6发出的光线照射在微小型数控铣床待加工工件8端面，所述CCD相机A2和所述 CCD相机B5分别固定在所述支。
15、撑块A1和所述支撑块B4上，所述支撑块A1和所述支撑块 B4固定在微小型数控铣床的工作台上。 0022 微小型数控铣床对刀装置的对刀方法具体步骤为： 0023 步骤一：将CCD相机A2和CCD相机B5水平方向的像素进行标定，确定一个像素在 X方向和Y方向的实际距离； 说 明 书CN 103029004 A 3/3页 5 0024 步骤二：开启光源A3和光源B6使其发出的光线照射至待加工的工件8的表面； 0025 步骤三：手动调整微小型数控铣床的刀具9和X向滑台14的位置，使所述刀具9 的刀尖碰触激光对刀仪7发出的激光，将激光对刀仪7产生的信号传输到计算机上，确定刀 具9在机床坐标系中的位置； 。
16、0026 步骤四：通过CCD相机A2和CCD相机B5采集水平方向上的图像并实时传输到计 算机上； 0027 步骤五：在计算机上观察步骤四中获得的X方向和Y方向上实际距离的图像，确定 待加工工件8和刀具9在坐标系中的相对位置； 0028 步骤六：根据步骤三中确定的刀具9在机床坐标系中的位置和步骤五中获得的工 件8和刀具9在坐标系中的相对位置数据实现对待加工工件8和刀具9的空间位置标定； 0029 步骤七：手动调节待加工工件8和刀具9间的距离，实现快速对刀。 0030 本发明的具体操作过程为：待加工工件8放在Y向滑台13上，Y向滑台13垂直放 置在X向滑台14上，待加工工件8可以在水平面上实现X、。
17、Y两个方向的复合运动，刀具9 随主轴10进行转动，主轴10由夹具11装夹在Z向滑台12上，CCD相机A2和CCD相机B5 成正交放置方式，分别放在支撑块A1和支撑块B4上，光源A3和光源B6分别套在所述CCD 相机A2和CCD相机B5的前端，用以提供足够的亮度，对待加工工件8的端面进行照明，使 CCD相机A2和CCD相机B5拍摄的画面更加清晰，激光对刀仪7与待加工工件8平行放置方 式，激光对刀仪7放置在X向滑台14上，随X向滑台14在X方向上运动，Z向滑台12带动 主轴10向下运动，X向滑台14带动激光对刀仪7向外运动，通过刀尖触碰激光对刀仪7发 出的激光，激光对刀仪进行检测，激光对刀仪7产生。
18、的信号传输到外部计算机上，进行刀具 破损检测、刀具自动补偿及刀具定位，从而进一步确定刀具9在机床坐标系中的位置；光源 A3和光源B6发射出的光线照在待加工工件8的端面，通过反射后由CCD相机A2和CCD相 机B5进行接收，进行图像处理，CCD相机A2和CCD相机B5采集到的图像传输到外部计算 机上，从而确定待加工工件8和刀具9在机床坐标系中相对的位置；通过计算机程序软件对 待加工工件8和刀具9在机床坐标系中的位置数据进行处理，确定X、Y、Z向间隙值与当前 刀尖的位置关系，进而实现快速对刀。 说 明 书CN 103029004 A 1/2页 6 图1 说 明 书 附 图CN 103029004 A 2/2页 7 图2 说 明 书 附 图CN 103029004 A 。