本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置及方法。

背景技術(shù)：

對(duì)刀過(guò)程是機(jī)械加工前必不可少的步驟，其消耗時(shí)間占加工周期的比例較大，對(duì)刀過(guò)程同時(shí)也是建立工件加工坐標(biāo)系的過(guò)程，因此提高對(duì)刀的效率和精度將直接提高加工的效率和精度。

目前，常用的對(duì)刀方法有以下3種：(1)試切工件對(duì)刀；(2)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塊對(duì)刀；(3)自動(dòng)對(duì)刀儀對(duì)刀。試切對(duì)刀或標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塊對(duì)刀操作簡(jiǎn)單，成本較低，但采用這兩種方式對(duì)刀，對(duì)刀精度依賴(lài)于操作經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致對(duì)刀精度不高；同時(shí)刀具與接觸面為剛性接觸，存在損傷刀具的風(fēng)險(xiǎn)，且易在工件表面留下劃痕。自動(dòng)對(duì)刀儀的原理是刀具與對(duì)刀儀接觸，并把壓力傳至高精度開(kāi)關(guān)，對(duì)刀精度取決于力傳感器的精度，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。

CN 105751006 A專(zhuān)利中所述的對(duì)刀方法是通過(guò)將帶接近開(kāi)關(guān)的對(duì)刀裝置放置在工件上方，刀具快速移動(dòng)到對(duì)刀面上方附近，當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)入小型接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離范圍時(shí)，降低刀具速率接近對(duì)刀面，當(dāng)?shù)毒呓佑|到對(duì)刀面時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，確定對(duì)刀面位置。這種方法需要將單獨(dú)的對(duì)刀裝置手動(dòng)放置到工件和刀具之間，對(duì)完刀后再將對(duì)刀裝置拿掉再對(duì)工件進(jìn)行加工，對(duì)刀與加工不能連貫銜接且增加人工成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之一是：

一種基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置，包括底座，底座上設(shè)有支架和直線(xiàn)電機(jī)；支架上設(shè)有用于裝接工件的夾頭；直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子上裝接有擋板，擋板與夾頭相對(duì)應(yīng)；還包括壓應(yīng)變傳感器與控制器，壓應(yīng)變傳感器與擋板相連接；控制器與直線(xiàn)電機(jī)及壓應(yīng)變傳感器相連接；

通過(guò)控制器設(shè)定擋板與工件的接觸壓力限制范圍；通過(guò)直線(xiàn)電機(jī)帶動(dòng)擋板執(zhí)行對(duì)刀；通過(guò)壓應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)擋板受到的壓力值；通過(guò)控制器將壓力值與接觸壓力限制范圍相比較并以此調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)前進(jìn)或后退，直至壓力值落入接觸壓力限制范圍時(shí)對(duì)刀成功。

一實(shí)施例中：所述直線(xiàn)電機(jī)的定位精度為1μm或更佳。

一實(shí)施例中：所述壓應(yīng)變傳感器的分辨率為0.1N或更佳。

一實(shí)施例中：所述直線(xiàn)電機(jī)帶動(dòng)擋板向工件行進(jìn)執(zhí)行對(duì)刀的速度為0.1～0.2m/s。

一實(shí)施例中：所述直線(xiàn)電機(jī)做減速運(yùn)動(dòng)的加速度不小于10m/s²。

一實(shí)施例中：所述控制器為單片機(jī)或PLC。

一實(shí)施例中：所述支架上還設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)連接所述夾頭。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之二是：

一種利用上述直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置的對(duì)刀方法，包括：

1)在控制器中設(shè)定接觸壓力限制范圍；

2)將工件安裝在夾頭，工件的零點(diǎn)朝向擋板；直線(xiàn)電機(jī)帶動(dòng)擋板向工件零點(diǎn)前進(jìn)；

3)工件與擋板接觸后，壓應(yīng)變傳感器將壓力值大于0的信號(hào)傳到控制器，控制器調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)減速；

4)壓應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)擋板受到的壓力值；控制器將壓力值與接觸壓力限制范圍相比較并以此調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)壓力值大于接觸壓力限制范圍的最大值時(shí)，判斷為超過(guò)零點(diǎn)，控制器調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)后退10步，然后重復(fù)進(jìn)行壓力值與接觸壓力限制范圍最大值的比較，直至壓力值小于接觸壓力限制范圍的最大值時(shí)直線(xiàn)電機(jī)停止后退；然后進(jìn)行壓力值與接觸壓力限制范圍最小值的比較，當(dāng)壓力值小于接觸壓力限制范圍的最小值時(shí)，判斷為未到零點(diǎn)，直線(xiàn)電機(jī)前進(jìn)1步，然后重復(fù)進(jìn)行壓力值與接觸壓力限制范圍最小值的比較，直至壓力值大于接觸壓力限制范圍的最小值時(shí)直線(xiàn)電機(jī)停止前進(jìn)；當(dāng)壓力值落入接觸壓力限制范圍內(nèi)，認(rèn)為對(duì)刀成功。

一實(shí)施例中：所述接觸壓力限制范圍為0.1～0.5N。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置及方法，采用直線(xiàn)電機(jī)作為對(duì)刀裝置的核心，直線(xiàn)電機(jī)可以快速地響應(yīng)運(yùn)動(dòng)和停止命令，能夠以最高180m/min的速度快速進(jìn)給，加速度達(dá)10個(gè)重力加速度，定位精度可達(dá)0.01微米，動(dòng)態(tài)剛度高，且可調(diào)整最大推力，可根據(jù)需要設(shè)定推力閥值，利用直線(xiàn)電機(jī)的位置和阻力雙重反饋調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床對(duì)工件的快速高精度對(duì)刀。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明的基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置使用過(guò)程中的反饋信號(hào)傳遞示意圖。

附圖標(biāo)記：底座1，支架2，主軸電機(jī)3，夾頭4，工件5，擋板6，直線(xiàn)電機(jī)7。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容：

請(qǐng)查閱圖1，一種基于直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置，包括底座1，底座1的一側(cè)設(shè)有支架2，支架2上裝接有夾頭4，夾頭4用于裝接工件5；或者根據(jù)需要可在支架2上設(shè)置主軸電機(jī)3，主軸電機(jī)3的輸出軸與夾頭4相連，通過(guò)主軸電機(jī)3可帶動(dòng)工件5旋轉(zhuǎn)，適用于多種加工場(chǎng)合；底座1的另一側(cè)設(shè)有直線(xiàn)電機(jī)7，直線(xiàn)電機(jī)7的動(dòng)子上裝接有豎直布置的擋板6，擋板6與夾頭4及其上的工件5相對(duì)應(yīng)；還包括壓應(yīng)變傳感器與控制器，壓應(yīng)變傳感器與擋板6相連接；控制器與直線(xiàn)電機(jī)7及壓應(yīng)變傳感器相連接。

本實(shí)施例之中，直線(xiàn)電機(jī)7的定位精度為0.1μm，直線(xiàn)電機(jī)7可以0.1～0.2m/s的速度帶動(dòng)擋板6向工件5行進(jìn)執(zhí)行對(duì)刀，且直線(xiàn)電機(jī)7做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大于10m/s²。能夠?qū)崿F(xiàn)迅速的減速。

此外，壓應(yīng)變傳感器的分辨率為0.1N或更佳；控制器為單片機(jī)或PLC，優(yōu)選PLC。

利用本發(fā)明的直線(xiàn)電機(jī)位置和阻力反饋的快速對(duì)刀裝置的對(duì)刀方法包括：

1)在控制器中設(shè)定接觸壓力限制范圍為0.1～0.5N；該接觸壓力限制范圍的意義在于，當(dāng)擋板6受到的來(lái)自于工件5的壓力值落入該接觸壓力限制范圍時(shí)，認(rèn)為工件5與擋板6對(duì)刀成功；

2)將工件5安裝在夾頭4，工件5的零點(diǎn)朝向擋板6；直線(xiàn)電機(jī)7帶動(dòng)擋板6以0.2m/s的速度向工件5零點(diǎn)前進(jìn)；

3)工件5與擋板6接觸后，壓應(yīng)變傳感器將壓力值大于0的信號(hào)傳到控制器，控制器調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)7減速；

4)壓應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)擋板6受到的壓力值；控制器將壓力值與接觸壓力限制范圍相比較并以此調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)7的運(yùn)動(dòng)；具體地，當(dāng)壓力值大于0.5N時(shí)，控制器判斷為超過(guò)零點(diǎn)，控制器調(diào)控直線(xiàn)電機(jī)7后退10步即1μm，然后重復(fù)進(jìn)行壓力值與0.5N的比較，直至壓力值小于接觸0.5N時(shí)直線(xiàn)電機(jī)7停止后退；然后開(kāi)始進(jìn)行壓力值與0.1N的比較，當(dāng)壓力值小于0.1N時(shí)，判斷為未到零點(diǎn)，直線(xiàn)電機(jī)7前進(jìn)1步即0.1μm，然后重復(fù)進(jìn)行壓力值與0.1N的比較，直至壓力值大于0.1N時(shí)直線(xiàn)電機(jī)7停止前進(jìn)，此時(shí)壓力值落入接觸壓力限制范圍內(nèi)，判斷對(duì)刀成功。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專(zhuān)利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。