一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法技术

本发明专利技术公开了一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法，该方法包括将刀具安装在机床的回转主轴上，首先探测刀具安装后的悬伸长度，然后在刀具前刀面上选择沿轴线方向分布且回转半径相同的两探测点，根据两探测点的回转半径、悬伸长度、测点偏置距离、测点间距离，控制机床各轴运动，使探针在两探测点位置依次被触发，根据两检测点探针触发时机床各轴的坐标值计算得到刀具前刀面的轴向倾角。本发明专利技术提出的刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法利用探针多次触发的机床坐标轴位置值，实现了对刀具前刀面轴向倾角的在机自动检测，为刀具的在机检测与数控加工一体化过程提供了技术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法
本专利技术涉及一种刀具角度在机检测计算方法，尤其涉及一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法。
技术介绍
在刀具角度检测计算领域中，传统的角度检测方法大多数属于离线检测，将刀具放在工具显微镜下，对刀具被检测角度的轮廓进行投影，利用工具线显微镜将投影得到的曲线进行拟合，并根据拟合得到的曲线测量刀具相关的角度。上述离线检测方法增加了刀具角度检测所需的时间，且刀具一般包含两个甚至两个以上的刀齿，在工具显微镜下投影的方式延长了刀具加工所需的辅助时间，无法实现刀具的在机检测，实现制造过程的检测、加工一体化过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的以上问题，提出了一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法。本专利技术的技术方案是：一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法，包括以下步骤：S1、将刀具装夹在机床的回转主轴A轴上，获取刀具在A轴上装夹后的先端悬伸长度GProbe(1)和前刀面的初始相位GProbe(3)；S2、设定A轴旋转刀具前刀面相位偏移值vtN(1)，并将C轴运动到零位，使探针检测端侧平面与A轴轴线垂直；S3、分别计算机床X轴运动位置vtN(4)、Y轴运动位置vtN(2)和Z轴运动位置vtN(3)，并控制机床X轴、Y轴、Z轴分别运动到X轴运动位置vtN(4)、Y轴运动位置vtN(2)和Z轴运动位置vtN(3)；S4、按照预设的探针搜索速度V1控制机床X轴沿负向进行搜索运动，记录探针触发时的X轴坐标X1，并控制机床X轴回退运动到X轴运动位置vtN(4)；S5、在刀具前刀面上选取两个探测点P1和P2，在刀具前刀面上选取两个探测点P1和P2的方法具体为：设定刀具基体在前刀面上所占的最大半径为Rmax，沿刀具径向外偏预设的径向偏置安全值为Δr，得到两个探测点P1和P2的回转半径，表示为GvPMY＝Rmax+Δr设定探测点P1与前刀面靠近先端的轮廓边界、探测点P2与前刀面靠近刀柄的轮廓边界距离均为轴向偏置安全值xb，在测点回转半径处作一条平行于刀具回转轴线的辅助线，该辅助线与刀具轮廓两交点的距离为L，计算刀具上两个探测点P1和P2在X轴线方向上的距离，表示为GProbe(5)＝L-2·xb；S6、分别重新计算机床X轴运动位置vtN(7)、Y轴运动位置vtN(5)和Z轴运动位置vtN(6)，并控制机床X轴、Y轴、Z轴分别运动到X轴运动位置vtN(7)、Y轴运动位置vtN(5)和Z轴运动位置vtN(6)；S7、按照预设的A轴搜索速度V3控制机床A轴带动刀具逆时针旋转，记录探针触发时A轴的坐标θ1，计算A轴运动位置vtN(8)，并控制机床A轴回退运动到A轴运动位置vtN(8)；S8、重新计算机床X轴运动位置vtN(9)，控制机床X轴运动到X轴运动位置vtN(9)，并按照预设的A轴搜索速度V3控制机床A轴带动刀具逆时针旋转，记录探针触发时A轴的坐标θ2，重新计算A轴运动位置vtN(10)，并控制机床A轴回退运动到A轴运动位置vtN(10)；S9、计算刀具前刀面轴向倾角。进一步地，所述步骤S2中，设定A轴旋转刀具前刀面相位偏移值vtN(1)＝-GProbe(3)。进一步地，所述步骤S3中，根据探针检测端左侧面与A轴前端定位面在X轴方向上的间距值GSys(5)、刀具先端悬伸长度GProbe(1)、探针搜索起点安全偏移距离GMeasure(1)、探针检测端左侧面相对于探针安装轴线在XY平面上的投影距离值GSys(6)，计算机床X轴运动位置vtN(4)，表示为vtN(4)＝-GSys(5)+GProbe(1)+GMeasure(1)+GSys(6)根据刀具先端点水平右相位时的回转半径GProbe(2)、探针尖端倒角长度GSys(1)、探针尖端与A轴轴线在Y轴方向上的间距值GSys(2)，计算机床Y轴运动位置vtN(2)，表示为vtN(2)＝GProbe(2)-GSys(1)-GSys(2)根据探针刃口与A轴轴线在Z轴方向上的间距值GSys(3)、探针刃口相对于探针安装轴线在Z轴方向上的高度偏移值GSys(4)，计算Z轴运动位置vtN(3)，表示为vtN(3)＝-GSys(3)-GSys(4)。进一步地，所述步骤S6中，根据步骤S4中探针触发时的X轴坐标X1、探测点P1与刀尖在X轴向上的距离GProbe(4)，计算机床X轴运动位置vtN(7)，表示为vtN(7)＝X1+GProbe(4)。根据两个探测点P1和P2的回转半径GvPMY，计算机床Y轴运动位置vtN(5)，表示为vtN(5)＝GvPMY。根据刀具设计理论前角值GProbe(7)、预设的探针探测时A轴第二避让角度GProbe(8)，计算机床Z轴运动位置vtN(6)，表示为vtN(6)＝-GSys(3)-GvPMY·Sin((GProbe(7)+GProbe(8))。进一步地，所述步骤S7中，根据预设的探针探测时A轴第一避让角度GMeasure(2)和A轴坐标θ1，计算A轴运动位置vtN(8)，表示为vtN(8)＝GMeasure(2)+θ1。进一步地，所述步骤S8中，根据步骤S4中探针触发时的X轴坐标X1、两个探测点P1和P2在X轴线方向上的距离GProbe(5)、探测点P1与刀尖在X轴方向上的距离GProbe(4)，计算机床X轴运动位置vtN(9)，表示为vtN(9)＝X1+GProbe(4)+GProbe(5)根据预设的探针探测时A轴第一避让角度GMeasure(2)和A轴坐标θ2，计算A轴运动位置vtN(10)，表示为vtN(10)＝GMeasure(2)+θ2。进一步地，所述步骤S9中，根据刀具两探测点的回转半径GvPMY，两个探测点P1和P2触发时的A轴角度差值Δθ，刀具的前角α，以及两个探测点P1和P2在轴向上的距离GProbe(5)，计算刀具前刀面轴向倾角，表示为ξ＝tan-1(GvPMY·sin(Δθ)/(cos(α)·GProbe(5)))。本专利技术的有益效果是：本专利技术结合机床的硬件结构和机床上安装的精密探针实现了刀具轴向倾角的在机检测，在不通过外部检测根据的情况下根据刀具的形状和机床的具体布置形式完成刀具轴向倾角的在机检测，大大节省了刀具检测所需的时间，且计算出的轴向倾角可直接应用在后续的加工过程轴中，实现制造过程的检测、加工一体化过程，提高了设备的制造效率。附图说明图1是本专利技术的刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法流程示意图；图2是本专利技术实施例中探测点分布示意图；图3是本专利技术实施例中探测点P1在XY平面内探测示意图；图4是本专利技术实施例中探测点P1在YZ平面内探测示意图；图5是本专利技术实施例中探测点P2在XY平面内探测示意图；图6是本专利技术实施例中探测点P2在YZ平面内探测示意图；其中附图标记为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将刀具装夹在机床的回转主轴A轴上，获取刀具在A轴上装夹后的先端悬伸长度GProbe(1)和前刀面的初始相位GProbe(3)；/nS2、设定A轴旋转刀具前刀面相位偏移值vtN(1)，并将C轴运动到零位，使探针检测端侧平面与A轴轴线垂直；/nS3、分别计算机床X轴运动位置vtN(4)、Y轴运动位置vtN(2)和Z轴运动位置vtN(3)，并控制机床X轴、Y轴、Z轴分别运动到X轴运动位置vtN(4)、Y轴运动位置vtN(2)和Z轴运动位置vtN(3)；/nS4、按照预设的探针搜索速度V

【技术特征摘要】
1.一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将刀具装夹在机床的回转主轴A轴上，获取刀具在A轴上装夹后的先端悬伸长度GProbe(1)和前刀面的初始相位GProbe(3)；
S2、设定A轴旋转刀具前刀面相位偏移值vtN(1)，并将C轴运动到零位，使探针检测端侧平面与A轴轴线垂直；
S3、分别计算机床X轴运动位置vtN(4)、Y轴运动位置vtN(2)和Z轴运动位置vtN(3)，并控制机床X轴、Y轴、Z轴分别运动到X轴运动位置vtN(4)、Y轴运动位置vtN(2)和Z轴运动位置vtN(3)；
S4、按照预设的探针搜索速度V1控制机床X轴沿负向进行搜索运动，记录探针触发时的X轴坐标X1，并控制机床X轴回退运动到X轴运动位置vtN(4)；
S5、在刀具前刀面上选取两个探测点P1和P2，在刀具前刀面上选取两个探测点P1和P2的方法具体为：
设定刀具基体在前刀面上所占的最大半径为Rmax，沿刀具径向外偏预设的径向偏置安全值为Δr，得到两个探测点P1和P2的回转半径，表示为
GvPMY＝Rmax+Δr
设定探测点P1与前刀面靠近先端的轮廓边界、探测点P2与前刀面靠近刀柄的轮廓边界距离均为轴向偏置安全值xb，在测点回转半径处作一条平行于刀具回转轴线的辅助线，该辅助线与刀具轮廓两交点的距离为L，计算刀具上两个探测点P1和P2在X轴线方向上的距离，表示为
GProbe(5)＝L-2·xb；
S6、分别重新计算机床X轴运动位置vtN(7)、Y轴运动位置vtN(5)和Z轴运动位置vtN(6)，并控制机床X轴、Y轴、Z轴分别运动到X轴运动位置vtN(7)、Y轴运动位置vtN(5)和Z轴运动位置vtN(6)；
S7、按照预设的A轴搜索速度V3控制机床A轴带动刀具逆时针旋转，记录探针触发时A轴的坐标θ1，计算A轴运动位置vtN(8)，并控制机床A轴回退运动到A轴运动位置vtN(8)；
S8、重新计算机床X轴运动位置vtN(9)，控制机床X轴运动到X轴运动位置vtN(9)，并按照预设的A轴搜索速度V3控制机床A轴带动刀具逆时针旋转，记录探针触发时A轴的坐标θ2，重新计算A轴运动位置vtN(10)，并控制机床A轴回退运动到A轴运动位置vtN(10)；
S9、计算刀具前刀面轴向倾角。


2.如权利要求1所述的刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，设定A轴旋转刀具前刀面相位偏移值vtN(1)＝-GProbe(3)。


3.如权利要求1所述的刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据探针检测端左侧面与A轴前端定位面在X轴方向上的间距值GSys(5)、刀具先端悬伸长度GProbe(1)、探针搜索起点安全偏移距离GMeasure(1)、探针检测端左侧面相对于探针安装轴线在XY平面上的投影距离值G...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珂，杨耀凯，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51