一种机加工刀具的智能激光修刃装置

文档序号:1790502 发布日期:2021-11-05 浏览:4次 >En<

阅读说明:本技术 一种机加工刀具的智能激光修刃装置 (Intelligent laser edge trimming device of machining cutter ) 是由 李涛 于 2021-08-14 设计创作,主要内容包括:本发明涉及精密加工技术领域,具体是涉及一种机加工刀具的智能激光修刃装置,包括有机架;以及,第一旋转装置,第一旋转装置固定安装于机架上;以及,第二旋转装置,第二旋转装置固定安装于第一旋转装置的输出端,第二旋转装置的输出端还固定安装有一个夹持装置;以及,三维成像组件,三维成像组件罩盖设置于第一旋转装置上;以及,激光修刃装置设置于机架上,激光修刃装置位于三维成像组件的一侧,激光修刃装置输出端朝向三维成像组件设置,本装置可以自动对所需切削刀具进行定位夹持并自动调节刀具切线角度及位置,确定切线位置后并启动激光沿着切线轨迹对刀头进行修刃,适用于不同种类、形状的加工刀具,自动化程度高,切削精准高效。(The invention relates to the technical field of precision machining, in particular to an intelligent laser edge trimming device for a machining cutter, which comprises a rack; the first rotating device is fixedly arranged on the rack; the second rotating device is fixedly arranged at the output end of the first rotating device, and the output end of the second rotating device is also fixedly provided with a clamping device; the three-dimensional imaging assembly is arranged on the first rotating device in a covering mode; and the laser trimming device is arranged on the frame, the laser trimming device is positioned on one side of the three-dimensional imaging assembly, the output end of the laser trimming device faces the three-dimensional imaging assembly, the device can automatically position and clamp a required cutting tool and automatically adjust the cutting tool tangent angle and position, the laser is started to trim the tool bit along the tangent track after the tangent line position is determined, and the device is suitable for machining tools of different types and shapes, and is high in automation degree and accurate and efficient in cutting.)

一种机加工刀具的智能激光修刃装置

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域,具体是涉及一种机加工刀具的智能激光修刃装置。

背景技术

对于机械加工中使用的刀具大多使用超硬材料制成,如硬质合金刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具等等。超硬材料的使用对刀具加工特别是切削刃的加工提出了更高的要求。这些刀具制造成本较高,若使用过程中出现磨损,导致前角变大,切削刃磨钝,影响切削加工性能而频繁换新刀,无疑增加了加工成本,不符合精益生产原则。因此,对达到寿命或有磨损的刀具进行修刃,从而达到和原来一样或接近于原来的锋利程度,具有重要意义;

而现有的修刃方式大多采用的是磨砂轮修刃,对于一些异形刀头通过磨砂轮无法实现对刀头的精准打磨,这种装置对加工刀具的材料有了限制,不适合超硬刀具的刃磨处理,且一次装夹不能实现多刀面磨削,其次还有采用的是激光修刃,如中国发明申请CN201910894796.2,名称为一种激光修刃装置及方法,该装置激光修刃方法其一:刀具固定,激光对焦:将刀具装夹到所述夹具上,打开激光发射装置的激光器,激光器发出指示光进行对焦;副后刀面加工:调整θ轴和电动旋转平台的角度,使激光器发射的激光束处于副后刀面的切线方向,锁定θ轴和电动旋转平台;控制系统控制三维移动机构调整激光束位置至副切削刃靠近刀尖处,控制系统控制三维移动机构的X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴悬臂移动,使激光器发射的激光束往复运动逐层向下去除材料;其中,使激光器发射的激光束处于副后刀面的切线方向,对于所述切线位置如何寻找及如何确定并未出示,为此需要一种可以自动对加工刀具刀头切线进行自动寻找及对确定的切线进行自动调节并沿着切线轨迹进行激光切割的智能激光修刃装置。

发明内容

为解决上述技术问题,提供一种机加工刀具的智能激光修刃装置。

为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:

一种机加工刀具的智能激光修刃装置,包括有机架;以及,

第一旋转装置,第一旋转装置固定安装于机架上;以及,

第二旋转装置,第二旋转装置固定安装于第一旋转装置的输出端,第二旋转装置的输出端还固定安装有一个夹持装置;以及,

三维成像组件,三维成像组件罩盖设置于第一旋转装置上;以及,

激光修刃装置,激光修刃装置设置于机架上,激光修刃装置位于三维成像组件的一侧,激光修刃装置输出端朝向三维成像组件设置。

优选的,第一旋转装置包括有一个第一安装架,第一安装架固定安装于机架上;以及,

转轴,转轴可转动的横跨设置于第一安装架顶端,转轴的中部还固定安装有一个转动仓,转动仓为一个顶部开口的矩形仓体;以及,

伺服电机,伺服电机固定安装于第一安装架一侧,伺服电机的输出轴穿过第一安装架与转轴端部固定连接。

优选的,第二旋转装置包括有一个精密分度盘,精密分度盘固定安装于转动仓内。

优选的,夹持装置包括有一个三爪卡盘,三爪卡盘固定安装于精密分度盘的输出端且与三爪卡盘呈同轴设置。

优选的,三维成像组件包括有一个矩形框架,矩形框架罩盖设置于第一旋转装置上;以及,

横向滑动架,横向滑动架滑动设置于矩形框架顶端;以及,

纵向滑动架,四组纵向滑动架分别可滑动的设置于矩形框架四侧;以及,

CCD相机,五组CCD相机分别可滑动的设置于横向滑动架和纵向滑动架的中部,还包括有铰接设置于CCD相机一侧的连接架;以及,

抵紧块,抵紧块固定安装于连接架远离CCD相机的另一侧,抵紧块与连接架螺纹连接设置。

优选的,矩形框架包括有一对呈镜像状态开设于矩形框架顶部的第一滑槽和第二滑槽。

优选的,横向滑动架包括有一个滑杆;以及固定安装于两端的第一滑块和第二滑块,第一滑块和第二滑块的下端分别与第一滑槽和第二滑槽配合滑动连接。

优选的,激光修刃装置包括有一个X轴移动平台,X轴移动平台固定安装于机架上,X轴移动平台位于三维成像组件的一侧;以及,

Z轴移动平台,Z轴移动平台固定安装于X轴移动平台的输出端,Z轴移动平台与X轴移动平台的输出方向呈竖直设置;以及,

升降组件,升降组件呈竖直状态固定安装于Z轴移动平台的输出端,还包括固定安装于升降组件一侧的竖直往复驱动器;以及,

激光器,激光器呈竖直状态固定安装于升降组件的输出端,激光器的输出端朝向机架设置,激光器的输出端还套设安装有一个聚焦镜筒。

优选的,升降组件包括有一个立柱,立柱呈竖直状态固定安装于Z轴移动平台输出端;以及,

升降柱,升降柱可滑动的设置于立柱内部;以及,

延伸架,延伸架固定安装于升降柱顶部一侧,延伸架与升降柱呈垂直设置;以及,

推块,推块设置于升降柱顶部远离延伸架的另一侧。

优选的,竖直往复驱动器包括有一个电动推杆,电动推杆呈竖直状态固定安装于立柱的一侧,电动推杆的输出端与推块固定连接。

本申请与现有技术相比具有的有益效果是:

1. 本申请通过第一旋转装置、第二旋转装置和夹持装置的配合实现了如何夹持固定加工刀具沿着X轴顺逆翻转和定点进行顺逆转动的多自由度调节工作,通过三维成像组件实现了如何对待激光切削加工刀具的三维成像及切线选择工作,通过激光修刃装置实现了如何对调整完毕切线角度后的加工刀具激光切削工作。

2. 本申请通过伺服电机、转轴和转动仓的配合,实现了如何带动加工刀具进行指定角度轴向转动调节的工作。

3. 本申请通过精密分度盘实现了如何带动加工刀具进行定点的角度旋转调节工作。

4. 本申请通过三爪卡盘实现了如何对加工刀具进行限位夹持固定的工作,解决了加工刀具未稳固夹持,导致在对加工刀具进行调节时,加工刀具容易晃动或出现加大刀具脱落的技术问题。

5. 本申请通过横向滑动架、纵向滑动架、连接架、CCD相机和抵紧块的配合,实现了如何对加工刀具刀头进行三维扫描成像的工作,解决了手动调节刀头切线不精准及调节切线角度难的技术问题。

6. 本申请通过第一滑块、滑杆和第二滑块的配合实现了如何对连接架和CCD相机进行安装及如何对连接架拍摄位置进行调节的工作。

7. 本申请通过X轴移动平台和Z轴移动平台实现了如何对升降组件、竖直往复驱动器、激光器的位置调节工作,通过升降组件和竖直往复驱动器的配合实现了如何带动激光器进行竖直方向的上升和下降工作,通过聚焦镜筒实现了如何使得激光器发射的激光聚焦的工作。

附图说明

图1为本发明的立体图一;

图2为本发明的立体图二;

图3为本发明的侧视图;

图4为本发明的俯视图;

图5为本发明的第一旋转装置、第二旋转装置、夹持装置和三维成像组件立体图;

图6为本发明的第一旋转装置、第二旋转装置和夹持装置立体图;

图7为本发明的第一旋转装置立体图;

图8为本发明的第二旋转装置和夹持装置立体图;

图9为本发明的三维成像组件立体图;

图10为本发明的激光修刃装置立体图;

图11为本发明的升降组件、竖直往复驱动器、激光器和聚焦镜筒立体图;

图12为本发明的激光器和聚焦镜筒立体图;

图13为本发明的纵向滑动架、连接架和CCD相机立体图;

图14为本发明的横向滑动架、连接架和CCD相机立体图;

图15为本发明的连接架和CCD相机立体图。

图中标号为:

1-机架;

2第一旋转装置;2a-第一安装架;2b-转轴;2c-转动仓;2d-伺服电机;

3-第二旋转装置;3a-精密分度盘;

4-夹持装置;4a-三爪卡盘;

5-三维成像组件;5a-矩形框架;5a1-第一滑槽;5a2-第二滑槽;5b-横向滑动架;5b1-第一滑块;5b2-滑杆;5b3-第二滑块;5c-纵向滑动架;5d-连接架;5e-CCD相机;5f-抵紧块;

6-激光修刃装置;6a-X轴移动平台;6b-Z轴移动平台;6c-升降组件;6c1-立柱;6c2-升降柱;6c3-延伸架;6c4-推块;6d-竖直往复驱动器;6d1-电动推杆;6e-激光器;6f-聚焦镜筒。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

为了解决如何寻找刀具切线及如何使用激光对刀具修刃的技术问题,如图1至图15所示,提供以下优选技术方案:

一种机加工刀具的智能激光修刃装置,包括有机架1;以及,

第一旋转装置2,第一旋转装置2固定安装于机架1上;以及,

第二旋转装置3,第二旋转装置3固定安装于第一旋转装置2的输出端,第二旋转装置3的输出端还固定安装有一个夹持装置4;以及,

三维成像组件5,三维成像组件5罩盖设置于第一旋转装置2上;

激光修刃装置6,激光修刃装置6设置于机架1上,激光修刃装置6位于三维成像组件5的一侧,激光修刃装置6输出端朝向三维成像组件5设置。

具体的,工作状态下当需要对加工刀具进行修刃工作时,工作人员首先将加工刀具夹持至夹持装置4的输出端,然后在加工刀具的刀头处所有表面均贴上识别点,贴设完毕后在接入外部电源驱动三维成像组件5工作,通过三维成像组件5对刀头的上、前、后、左、右至少五个方向对刀头进行扫描,并在电脑中生成刀头的空间三维模型,当需要对刀头副后刀、前刀面、主后刀、副切削或主切削进行激光修刃工作时,工作人员首先在成像模型里找出所需切削面的切线并确认切线,确认切线后加工刀具会在第一旋转装置2、第二旋转装置3和夹持装置4的配合下带动加工刀具进行自调节,直至将刀头所需切削面的切线调整至与激光修刃装置6输出端激光束的切削轨迹呈同一水平线或平行后停止,最后驱动激光修刃装置6工作,使其激光修刃装置6输出端沿着切线方向往复移动切削,直至完成对所需切削面的激光切削工作后停止,激光切削方式均是先粗加工后精加工,当需要对另一刀面进行激光切削时,先驱动激光修刃装置6复位,第一旋转装置2、第二旋转装置3和夹持装置4配合在带动加工刀具复位回到起始状态,这时工作人员在选择另一条需要对其表面进行激光切削的切线,第一旋转装置2、第二旋转装置3和夹持装置4配合再次带动加工刀具进行转动,直至将刀头所需切削的新切削面的切线调整至与激光修刃装置6输出端切削轨迹呈同一水平线后停止,激光修刃装置6在次工作对其进行激光切削,直至完成对刀头的所有表面激光切削工作。

本申请通过第一旋转装置2、第二旋转装置3和夹持装置4的配合实现了如何夹持固定加工刀具沿着X轴顺逆翻转和定点进行顺逆转动的多自由度调节工作,通过三维成像组件5实现了如何对待激光切削加工刀具的三维成像及切线选择工作,通过激光修刃装置6实现了如何对调整完毕切线角度后的加工刀具激光切削工作。

进一步的,为了解决如何带动加工刀具进行轴线翻转的技术问题,如图6、7所示,提供以下优选技术方案:

第一旋转装置2包括有一个第一安装架2a,第一安装架2a固定安装于机架1上;以及,

转轴2b,转轴2b可转动的横跨设置于第一安装架2a顶端,转轴2b的中部还固定安装有一个转动仓2c,转动仓2c为一个顶部开口的矩形仓体;以及,

伺服电机2d,伺服电机2d固定安装于第一安装架2a一侧,伺服电机2d的输出轴穿过第一安装架2a与转轴2b端部固定连接。

本申请通过伺服电机2d、转轴2b和转动仓2c的配合,实现了如何带动加工刀具进行指定角度轴向转动调节的工作。

具体的,工作状态下当需要驱动加工刀具进行轴向翻转时,工作人员首先接入外部电源驱动伺服电机2d工作,伺服电机2d输出端转动带动转轴2b在第一安装架2a的顶端转动,转轴2b在转动过程中在依次带动中部固定安装的转动仓2c及转动仓2c内部设置的第二旋转装置3和夹持装置4进行转动,从而完成带动加工刀具的轴向转动工作。

进一步的,为了解决如何带动加工刀具进行定点转动调节的技术问题,如图8所示,提供以下优选技术方案:

第二旋转装置3包括有一个精密分度盘3a,精密分度盘3a固定安装于转动仓2c内。

具体的,当需要带动加工刀具进行定点转动调节时,控制系统发射转动电信号给精密分度盘3a,所述控制系统为现有技术、图未示,精密分度盘3a接收至电信号并做出相应的角度调节,从而完成带动加工刀具的定点旋转调节工作。

本申请通过精密分度盘3a实现了如何带动加工刀具进行定点的角度旋转调节工作。

进一步的,为了解决如何对加工刀具进行夹持固定的技术问题,如图8所示,提供以下优选技术方案:

夹持装置4包括有一个三爪卡盘4a,三爪卡盘4a固定安装于精密分度盘3a的输出端且与三爪卡盘4a呈同轴设置。

具体的,当需要对加工刀具进行夹持固定时,工作人员首先拿取加工刀具,并使得加工的夹持部朝向三爪卡盘4a输出端设置,然后通过工具驱动三爪卡盘4a输出端同步收缩,直至夹紧固定加工刀具后停止,所述三爪卡盘4a可为手动三爪卡盘也可为气动三爪卡盘,优选为手动三爪卡盘,在对异形刀具进行夹持时可在刀具夹持部实现包裹保护层,以免夹持力度过大导致加工刀具变形或因为怕夹损刀具导致三爪卡盘4a输出端收缩力度过小,使得加工刀具在对切线自调节过程中导致加工刀具被甩掉。

本申请通过三爪卡盘4a实现了如何对加工刀具进行限位夹持固定的工作,解决了加工刀具未稳固夹持,导致在对加工刀具进行调节时,加工刀具容易晃动或出现加大刀具脱落的技术问题。

进一步的,为了解决如何实现对加工刀具的刀头扫描实现立体成像的技术问题,如图5、9、15所示,提供以下优选技术方案:

三维成像组件5包括有一个矩形框架5a,矩形框架5a罩盖设置于第一旋转装置2上;以及,

横向滑动架5b,横向滑动架5b滑动设置于矩形框架5a顶端;以及,

纵向滑动架5c,四组纵向滑动架5c分别可滑动的设置于矩形框架5a四侧;以及,

CCD相机5e,五组CCD相机5e分别可滑动的设置于横向滑动架5b和纵向滑动架5c的中部,还包括有铰接设置于CCD相机5e一侧的连接架5d;以及,

抵紧块5f,抵紧块5f固定安装于连接架5d远离CCD相机5e的另一侧,抵紧块5f与连接架5d螺纹连接设置。

具体的,工作状态下至少在矩形框架5a除去底面的其他五面,每面至少设置有一组横向滑动架5b或纵向滑动架5c,当横向滑动架5b或纵向滑动架5c设置完毕后,工作人员根据加工刀具的形状分别对横向滑动架5b和纵向滑动架5c的拍摄位置及CCD相机5e的拍摄角度,然后工作人员在加工刀具的刀头每个表面贴上识别点,在驱动CCD相机5e工作对加工刀具进行扫描并生成三维成像,从而完成对加工刀具的三维扫描成像工作。

本申请通过横向滑动架5b、纵向滑动架5c、连接架5d、CCD相机5e和抵紧块5f的配合,实现了如何对加工刀具刀头进行三维扫描成像的工作,解决了手动调节刀头切线不精准及调节切线角度难的技术问题。

进一步的,如图9所示:

矩形框架5a包括有一对呈镜像状态开设于矩形框架5a顶部的第一滑槽5a1和第二滑槽5a2。

具体的,所述第一滑槽5a1和第二滑槽5a2用以配合横向滑动架5b,使得横向滑动架5b可以在矩形框架5a的顶部沿着矩形框架5a的长边或短边方向往复滑动,从而调节连接架5d的拍摄方向和角度。

进一步的,如图14所示:

横向滑动架5b包括有一个滑杆5b2;以及固定安装于两端的第一滑块5b1和第二滑块5b3,第一滑块5b1和第二滑块5b3的下端分别与第一滑槽5a1和第二滑槽5a2配合滑动连接。

具体的,滑杆5b2通过两端固定安装的第一滑块5b1和第二滑块5b3配合第一滑槽5a1和第二滑槽5a2可滑动的设置于矩形框架5a顶端,从而实现对连接架5d的拍摄位置及角度进行调节,所述纵向滑动架5c有一个滑杆和固定安装于滑杆两端的U形架组成,通过U形架和滑杆的配合实现了如何带动连接架5d在矩形框架5a侧面进行滑动调节工作。

本申请通过第一滑块5b1、滑杆5b2和第二滑块5b3的配合实现了如何对连接架5d和CCD相机5e进行安装及如何对连接架5d拍摄位置进行调节的工作。

进一步的,为了解决如何驱动激光修刃装置6对刀具进行激光修刃的技术问题,如图10所示,提供以下优选技术方案:

激光修刃装置6包括有一个X轴移动平台6a,X轴移动平台6a固定安装于机架1上,X轴移动平台6a位于三维成像组件5的一侧;以及,

Z轴移动平台6b,Z轴移动平台6b固定安装于X轴移动平台6a的输出端,Z轴移动平台6b与X轴移动平台6a的输出方向呈竖直设置;以及,

升降组件6c,升降组件6c呈竖直状态固定安装于Z轴移动平台6b的输出端,还包括固定安装于升降组件6c一侧的竖直往复驱动器6d;以及,

激光器6e,激光器6e呈竖直状态固定安装于升降组件6c的输出端,激光器6e的输出端朝向机架1设置,激光器6e的输出端还套设安装有一个聚焦镜筒6f。

具体的,工作状态下当需要驱动激光器6e对刀头进行激光修刃工作时,控制系统发射指令给X轴移动平台6a,X轴移动平台6a带动输出端固定安装的升降组件6c、竖直往复驱动器6d和激光器6e朝向与X轴移动平台6a移动轨迹呈同一水平线的加工刀具切线方向移动,并通过激光器6e沿着刀具所需修刃的切线轨迹对刀头进行激光修刃,当出现刀头的切线方向仅与X轴移动平台6a的行走轨迹呈平行状态时,在对刀头进行切斜前X轴移动平台6a会在Z轴移动平台6b的控制调节下将X轴移动平台6a的行走轨迹调节至与刀头的切线方向调节至同一水平线状态,从而在通过激光器6e对刀头进行激光修刃工作,也可以将Z轴移动平台6b设置于第一旋转装置2下端,通过Z轴移动平台6b配合第一旋转装置2、第二旋转装置3和夹持装置4将刀具直接将加工刀具调节至与X轴移动平台6a行走轨迹调节呈同一水平状态,使得X轴移动平台6a只进行X轴方向的往复移动。

本申请通过X轴移动平台6a和Z轴移动平台6b实现了如何对升降组件6c、竖直往复驱动器6d、激光器6e的位置调节工作,通过升降组件6c和竖直往复驱动器6d的配合实现了如何带动激光器6e进行竖直方向的上升和下降工作,通过聚焦镜筒6f实现了如何使得激光器6e发射的激光聚焦的工作。

进一步的,为了解决如何进行升降调节的技术问题,如图11所示,提供以下优选技术方案:

升降组件6c包括有一个立柱6c1,立柱6c1呈竖直状态固定安装于Z轴移动平台6b输出端;以及,

升降柱6c2,升降柱6c2可滑动的设置于立柱6c1内部;以及,

延伸架6c3,延伸架6c3固定安装于升降柱6c2顶部一侧,延伸架6c3与升降柱6c2呈垂直设置;以及,

推块6c4,推块6c4设置于升降柱6c2顶部远离延伸架6c3的另一侧。

具体的,工作状态下当需要驱动升降柱6c2进行升降工作时,首先接入外部电源驱动竖直往复驱动器6d工作,竖直往复驱动器6d输出端延伸推动推块6c4,推块6c4在带动升降柱6c2在立柱6c1内部升降,升降距离根据所需自调节,从而完成带动升降柱6c2升降的工作。

进一步的,如图10、11所示:

竖直往复驱动器6d包括有一个电动推杆6d1,电动推杆6d1呈竖直状态固定安装于立柱6c1的一侧,电动推杆6d1的输出端与推块6c4固定连接。

具体的,当需要驱动升降柱6c2进行升降时,接入外部电源驱动电动推杆6d1工作,电动推杆6d1输出端延伸推动推块6c4,使得升降柱6c2在立柱6c1内部滑动,从而完成对升降柱6c2的驱动升降工作。

本申请通过第一旋转装置2、第二旋转装置3和夹持装置4的配合实现了如何夹持固定加工刀具沿着X轴顺逆翻转和定点进行顺逆转动的多自由度调节工作,通过三维成像组件5实现了如何对待激光切削加工刀具的三维成像及切线选择工作,通过激光修刃装置6实现了如何对调整完毕切线角度后的加工刀具激光切削工作,本装置可以自动对所需切削刀具进行定位夹持并自动调节刀具切线角度及位置,确定切线位置后并启动激光沿着切线轨迹对刀头进行修刃,适用于不同种类、形状的加工刀具,自动化程度高,切削精准高效。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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