机械手切削加工检测系统及机械手切削加工检测方法与流程

本发明涉及机械手切削加工领域，具体地说，涉及一种机械手切削加工检测系统，以及一种机械手切削加工检测方法。

背景技术：

在切削加工过程中，加工精度检测具有是很重要的步骤；当零件加工完成后，有大量的精度检测工作需要完成，主要包括工件加工尺寸误差检测、工件表面加工质量检测等。

目前，零件精度检测的方法主要有手工检测、离线三坐标仪检测、在线检测等。手工检测是使用千分表、卡尺等常规量具、量仪人工校正检验，其效率低下，精度容易受到人为的影响，影响加工中心的利用率及产品的自动化加工流程。离线检测是在加工工序之间或加工完成后，将工件从加工中心取下，利用其它检测设备进行检测，即加工与尺寸精度检测不在同一设备上进行，且二者不同步，工件的二次定位和装夹会带来原始误差，不利于保证零件加工精度；同时，重复的卸载和装夹会降低生产效率；此外，对于大型加工工件，离线检测过程复杂，耗时长，并不适用与大规模自动化生产过程。

在线检测是通过加工中心配备一个触发式测头以及相应的检测宏程序，构成在线加工检测系统，同时检测结果反馈给误差评定系统，可以对加工工件尺寸精度误差进行修正与补偿，避免了手工检测和离线检测的弊端，即保证了工件的加工精度又提高了制造加工的生产效率。

因此，现需提供一种适用于机械手的机械手切削加工检测系统，以及一种机械手切削加工检测方法。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种适用于机械手的机械手切削加工检测系统，以及一种机械手切削加工检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机械手切削加工检测系统，其包括切削刀具组件，将所述切削刀具组件安装在所述机械手臂上的安装组件，以及通过伺服系统对所述切削刀具组件的加工路径进行控制的数控系统；还包括安装在所述机械手臂上的在线检测单元；所述在线检测结构包括固定在所述机械手臂上的检测安装板、安装在所述检测安装板上的检测头、以及误差评定系统；其中，所述检测头与所述数控系统相连，所述检测头根据预设程序对被加工工件进行检测，并将检测结果反馈至所述误差评定系统，所述误差评定系统将检测结果与给定的预设误差范围进行比较，若检测结果超出预设范围，所述数控系统生成新的加工路径，所述切削刀具组件对所述被加工工件进行再次加工。

所述安装组件包括与所述机械手臂固定连接的连接板，用于安装所述切削刀具组件的刀具安装板，以及将所述连接板与所述刀具安装板连接成一体的至少一个连接臂；其中，所述连接板垂直于所述刀具安装板。

所述连接臂设为两个，其中一个所述连接臂与所述刀具安装板的连接处设有第一安装孔，所述检测安装板上成型有第二安装孔，连接件通过所述第一安装孔和所述第二安装孔将所述检测安装板与所述安装组件固定连接。

所述检测安装板呈环形扣合状，其具有第一通孔、第一扣合部和第二扣合部，所述安装组件上成型有与所述第一通孔相对应的第二通孔；其中，所述检测头安装在所述第一通孔和所述第二通孔内，并通过所述第一扣合部和所述第二扣合部的扣合并紧固在所述第一通孔内。

所述第一扣合部上成型有至少一个第一螺纹盲孔，所述第二扣合部上成型有至少一个第一螺纹通孔，第一固定螺杆穿过所述第一螺纹通孔并在所述第一螺纹盲孔的配合下将所述第一扣合部和所述第二扣合部扣紧。

所述连接板上成型有多个第三通孔，多个连接螺杆穿过多个所述第三通孔将所述连接板与所述机械手臂的法兰固定连接。

所述刀具安装板呈环形扣合状，其具有第四通孔、第三扣合部和第四扣合部，所述切削刀具组件的电机主轴安装在所述第四通孔内，并通过所述第三扣合部和所述第四扣合部的扣合被紧固在所述第二通孔内。

所述第三扣合部上成型有至少一个第二螺纹盲孔，所述第四扣合部上成型有至少一个第二螺纹通孔，第二固定螺杆穿过所述第二螺纹通孔并在所述第二螺纹盲孔的配合下将所述第三扣合部和所述第四扣合部扣紧。

所述切削刀具组件包括电机主轴、与所述电机主轴相连的刀柄以及安装在所述刀柄上的刀具。

一种适用于如上所述的机械手切削加工检测系统的机械手切削加工检测方法，其包括如下步骤：

a、设置检测头的预定程序和误差评定系统的预设范围，伺服系统驱动所述切削刀具组件对被加工工件进行加工；

b、所述被加工工件加工完毕后，机械手臂旋转90度，所述检测头按照预定程序对所述被加工工件进行检测，并将检测结果反馈给所述误差评定系统；

c、所述误差评定系统将检测结果与预设范围进行比较，若检测结果超出所述预设范围，则执行步骤d；若检测结果未超出所述预设范围，则所述机械手臂复位，进行下一个被加工工件的加工程序；

d、所述数控系统生成新的加工路径，所述机械手臂复位，伺服系统驱动所述切削刀具组件对所述被加工工件进行再次加工，而后执行程序b及其后续步骤。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

在本发明中，所述在线检测结构和所述切削刀具组件都安装在所述机械手臂上，当被加工工件加工完毕后，只需旋转所述机械手臂即可对所述被加工工件进行在线检测，并将检测结果反馈给所述误差评定系统，实现被加工工件的误差补偿与修正；同时，在检测时或者再次加工时都无需对被加工工件进行二次夹装，不会影响所述被加工工件的再次切削，该机械手切削加工检测系统在提供被加工工件的加工精度的同时保证了所述被加工工件的加工效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

其中，图1是本发明所述的机械手切削加工检测系统的整体结构示意图；

图2是本发明所述的机械手切削加工检测系统的结构示意图；

图3是本发明所述的安装组件的结构示意图；

图4是本发明所述的检测安装板的结构示意图；

图5是本发明所述的机械手切削加工检测方法的模块示意图；

附图标记说明：1-机械手臂；2-检测安装板；3-检测头；4-连接板；5-刀具安装板；6-连接臂；7-第一安装孔；8-第二安装孔；9-第三通孔；10-第一通孔；11-第一扣合部；12-第二扣合部；13-第二通孔；14-第一螺纹盲孔；15-第一螺纹通孔；16-第四通孔；17-第三扣合部；18-第四扣合部；19-第二螺纹盲孔；20-第二螺纹通孔；21-电机主轴；22-刀柄；23-刀具。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

如图1、2、3和4所示，本实施例的机械手切削加工检测系统，其包括切削刀具组件，将所述切削刀具组件安装在机械手臂1上的安装组件，以及通过伺服系统对所述切削刀具组件的加工路径进行控制的数控系统；还包括安装在所述机械手臂1上的在线检测单元；所述在线检测单元包括固定在所述机械手臂1上的检测安装板2以及安装在所述检测安装板2上的检测头3；其中，所述检测头3与所述数控系统相连，所述检测头3根据预设程序对被加工工件进行检测，并将检测结果反馈至所述误差评定系统，所述误差评定系统将检测结果与给定的预设误差范围进行比较，若检测结果超出预设范围，所述数控系统生成新的加工路径，所述切削刀具组件对所述被加工工件进行再次加工。

在本实施例中，优选所述在线检测结构为尺寸精度在线检测单元；进一步，所述被加工工件的加工过程中，由于种种原因存在一定程度的加工误差，使得被加工工件的一次加工后的实际尺寸与预想尺寸之间存在偏差，因此通过所述尺寸精度在线检测单元对一次加工后的所述被加工工件进行尺寸检测，并将结果反馈给误差评定系统，将检测结果与给定的误差预设范围进行比较，若检测结果超出预设范围，所述数控系统生成新的加工路径，所述切削刀具组件对所述被加工工件进行再次加工。

作为优选的实施方式，所述检测头3设为雷尼绍检测头，所述误差评定系统内设有测量控制及误差评定模块，该模块将检测结果与所述预设范围进行比较和判定，所述在线检测单元和所述切削刀具组件都安装在所述机械手臂1上，当被加工工件加工完毕后，只需旋转所述机械手臂1即可对所述被加工工件进行在线检测，并将检测结果反馈给所述误差评定系统，实现被加工工件的误差补偿与修正；同时，在检测时或者再次加工时都无需对被加工工件进行二次夹装，不会影响所述被加工工件的再次切削，该机械手切削加工检测系统在提供被加工工件的加工精度的同时保证了所述被加工工件的加工效率。

具体地，所述安装组件包括与所述机械手臂1固定连接的连接板4，用于安装所述切削刀具组件的刀具安装板5，以及将所述连接板4与所述刀具安装板5连接成一体的至少一个连接臂6；其中，所述连接板4垂直于所述刀具安装板5。在本实施例中，所述连接臂6设为两个且对称连接所述连接板4和所述刀具安装板5；其中，作为优选的实施方式，所述连接臂6呈“7”字型。

进一步地，其中一个所述连接臂6与所述刀具安装板5的连接处设有第一安装孔7，所述检测安装板2上成型有第二安装孔8，连接件通过所述第一安装孔7和所述第二安装孔8将所述检测安装板2与所述安装组件固定连接。在本实施例中，所述第一安装孔7和所述第二安装孔8都设为两个，两个所述连接件依次穿过相应的所述第一安装孔7和所述第二安装孔8从而将所述检测安装板2和所述安装组件固定在一起，进而实现所述在线检测组件在所述机械手臂1上的固定安装；其中，可以优选所述第一安装孔7和所述第二安装孔8都为螺纹孔，所述连接件设为螺钉，当然作为可变换的实施方式，还可以采用其他能够实现该连接的具体实施结构。

如图4所示，在本实施例中，所述检测安装板2呈环形扣合状，其具有第一通孔10、第一扣合部11和第二扣合部12，所述安装组件上成型有与所述第一通孔10相对应的第二通孔13；其中，所述检测头3安装在所述第一通孔10和所述第二通孔13内，并通过所述第一扣合部11和所述第二扣合部12的扣合并紧固在所述第一通孔10内。具体地，所述第一扣合部11上成型有至少一个第一螺纹盲孔14，所述第二扣合部12上成型有至少一个第一螺纹通孔15，第一固定螺杆穿过所述第一螺纹通孔15并在所述第一螺纹盲孔14的配合下将所述第一扣合部11和所述第二扣合部12扣紧。在本实施例中，安装时可以首先将所述检测头3放置在所述第一通孔10和所述第二通孔13内，然后再将所述第一扣合部11和所述第二扣合部12扣紧，采用这种扣紧方式可以实现对所述检测头3在轴向上的调节安装；当然还可以仅将所述检测头3放置在所述第一通孔10内，从而使得所述检测安装板2能够对不同直径或者说不同周向尺寸的检测头3进行安装固定，进而提高该检测安装板2的通用性。

具体地，如图3所示，所述连接板4上成型有多个第三通孔9，多个连接螺杆穿过多个所述第三通孔9将所述连接板4与所述机械手臂1的法兰固定连接，从而上述连接方式，实现所述安装组件与所述机械手臂1的固定安装。

进一步地，所述刀具安装板5呈环形扣合状，其具有第四通孔16、第三扣合部17和第四扣合部18，所述切削刀具组件的电机主轴21安装在所述第四通孔16内，并通过所述第三扣合部17和所述第四扣合部18的扣合被紧固在所述第二通孔13内。

所述第三扣合部17上成型有至少一个第二螺纹盲孔19，所述第四扣合部18上成型有至少一个第二螺纹通孔20，第二固定螺杆穿过所述第二螺纹通孔20并在所述第二螺纹盲孔19的配合下将所述第三扣合部17和所述第四扣合部18扣紧。在本实施例中，安装时可以首先将所述电机主轴21放置在所述第四通孔16内，然后再将所述第三扣合部17和所述第四扣合部18扣紧，采用这种扣紧方式可以实现对所述电机主轴21在其轴向上的调节安装；当然还可以使得所述刀具安装板5能够对不同直径电机主轴21进行安装固定，进而提高该刀具安装板5的通用性。

在本实施例中，所述切削刀具组件包括电机主轴21、与所述电机主轴21相连的刀柄22以及安装在所述刀柄22上的刀具23。

实施例2

如图5所示，一种适用于如上所述的机械手切削加工检测系统的机械手切削加工检测方法，其包括如下步骤：

a、设置检测头3的预定程序和误差评定系统的误差预设范围，伺服系统驱动所述切削刀具组件对被加工工件进行加工；

b、所述被加工工件加工完毕后，机械手臂1旋转90度，所述检测头3按照预定程序对所述被加工工件进行检测，并将检测结果反馈给所述误差评定系统；

c、所述误差评定系统将检测结果与误差预设范围进行比较，若检测结果超出所述预设范围，则执行步骤d；若检测结果未超出所述预设范围，则所述机械手臂1复位，进行下一个被加工工件的加工程序；

d、所述数控系统生成新的加工路径，所述机械手臂1复位，伺服系统驱动所述切削刀具组件对所述被加工工件进行再次加工，而后执行程序b及其后续步骤。

在本实施例中，在本实施例中，优选所述在线检测结构为尺寸精度在线检测单元，其大致过程如下：

首先设置检测头3的预定程序和误差评定系统的预设范围，并通过所述数控系统设置所述切削刀具组件的首次加工路径，然后使得伺服系统驱动所述切削刀具组件对被加工工件进行首次加工；所述被加工工件加工完毕后，机械手臂1旋转90度，所述检测头3按照预定程度对所述被加工工件进行检测，并将检测结果反馈给所述误差评定系统中的测量结果及误差评定模块，所述测量结果及误差评定模块将检测结果与预设范围进行比较；若检测结果未超出所述预设范围，则所述机械手臂1复位，进行下一个被加工工件的加工程序；

若检测结果超出所述预设范围，则执行步骤d，也就是说，所述数控系统生成新的加工路径，所述机械手臂1复位，伺服系统驱动所述切削刀具组件对所述被加工工件进行再次加工，且当加工完毕后再次进行检测，并循环后续过程，直至所述检测结果不超出所述预设范围。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。