刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械自适应调节技术领域，具体涉及一种刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置。
【背景技术】
[0002]目前，国产数控机床在复合加工、速度和精度等方面取得了长足进步，但其可靠性与国际水平尚有较大差距，而关键功能部件的可靠性已成为衡量数控机床性能好坏的标准之一，因此，关键功能部件可靠性的研究已成为重中之重。吉林大学数控机床可靠性实验室依托强大的科研平台，根据长时间的现场可靠性试验研究得出，刀库机械手等关键功能部件故障率过高是影响加工中心可靠性的重要因素之一，因此研制了链式和盘式刀库机械手等多台关键功能部件可靠性试验台，经过长时间的可靠性试验发现，刀库机械手最常见的故障为掉刀和卡刀，而引起刀库机械手掉刀或卡刀的主要原因就是机械手手爪的轴线与主轴轴线出现偏差导致，这将很大程度上影响加工中心的可靠性水平，因此，为了提高刀库可靠性试验台的使用寿命，消除机械手与主轴不对中产生的附加力，扭矩和振动产生的影响，因此在刀库可靠性试验台进行试验过程中，调节械手与机械主轴的对中具有重要的实际意义。
[0003]现有技术中，用于调整刀库与主轴换刀位置的中心方法，主要是利用手动调节的方式，首先分别制造带圆柱孔的抓手盘和锥柄，再制造一个与圆柱孔相配合的检验棒，将装有抓手盘的机械手置于换刀位置，手动方式驱动主轴，使锥柄端面靠近抓刀卡盘端面，将检验量棒插入抓手盘和锥柄孔中，检测其相互位置进行调整，直到检验棒插入圆柱孔中，这种方法大部分依靠的是人的感知和经验，调节精度较低，不能确定调整量和调整方向，且操作复杂，费时费力。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提出一种刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置，解决现有技术存在的调节精度较低、操作复杂和费时费力的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置包括测量锥柄、自动机械检测装置和主轴底部进给单元；
[0006]所述自动机械检测装置包括抓刀盘、从动齿轮、主动齿轮、伺服电机A、调节螺钉、力传感器、连接弹簧、测量杆和定位调节杆;所述主动齿轮和从动齿轮啮合，整体设置在抓刀盘内部，通过所述伺服电机A带动主动齿轮转动，空心的从动齿轮轴在所述抓刀盘内部与角接触球轴承配合，所述从动齿轮轴与所述抓刀盘同轴，所述定位调节杆伸入到所述从动齿轮轴内部，所述定位调节杆通过调节螺钉与所述从动齿轮轴下端面连接，所述测量杆通过定位销与所述定位调节杆上部连接，所述定位销位于所述从动齿轮轴的轴线上，所述定位调节杆下部固定有力传感器，所述力传感器通过连接弹簧与所述测量杆下部连接；
[0007]所述主轴底部进给单元包括分别通过X方向伺服电机和Y方向伺服电机驱动的X方向工作台和Y方向工作台；
[0008]所述测量锥柄同轴安装在机械主轴上，所述自动机械检测装置的抓刀盘通过机械手夹持，刀库可靠性试验台的控制单元根据所述力传感器采集的信号控制X方向伺服电机和Y方向伺服电机运动。
[0009]所述自动机械检测装置还包括上部端盖、下部端盖、电机支撑架、联轴器和数显表，所述上部端盖和下部端盖分别与抓刀盘上下端面固定连接，所述伺服电机A通过电机支撑架固定在所述下部端盖上，所述伺服电机A输出轴通过联轴器与主动齿轮轴连接;所述数显表与所述力传感器的ATmegaie单片机信号采集装置连接。
[0010]所述测量锥柄为光滑的内锥孔结构。
[0011 ]所述力传感器通过连接弹簧与所述测量杆下部连接具体为:所述测量杆下部连接处开通孔，所述连接弹簧尾部穿过测量杆下部连接处的通孔，所述测量杆下部连接处通孔的侧面开螺纹孔，采用螺栓紧固。
[0012]所述控制单元包括上位工控机和下位可编程控制器PLC，所述下位可编程控制器PLC上行方向与上位工控机通讯;所述自适应调整装置还包括A/D信号转换模块、ATmegal6单片机和主轴调节伺服控制器;所述力传感器采集的信号经A/D信号转换模块转化为数字信号，得到的数字信号经ATmegaie单片机采集和数据处理后，经下位可编程控制器PLC传到上位工控机，所述上位工控机通过下位可编程控制器PLC将控制信号反馈给所述主轴调节伺服控制器，通过所述主轴调节伺服控制器控制X方向伺服电机和Y方向伺服电机运动。
[0013]本实用新型的有益效果为:本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置及方法采用自动机械检测装置，可以通过正常的换刀控制，将机械手停留在主轴换刀位置，通过自动机械检测装置，详细采集主轴与机械手的位置精度偏差，并将机械手与主轴的位置偏差转换为数字信号，通过对机械手与主轴位置偏差的采集传感器的标定，可以得到位置精度偏差的精确数值，指导下一步的自适应调节，极大地提高了调节的精确性与实时性。
[0014]实现主轴位置的自动调节，通过数据的采集及反馈到下位可编程控制器PLC来指导调节进行，并能够在水平方向和竖直方向进行无约束的精确调节，最大程度减少调节耗费的时间，能够减少人工调节所带来的不便，提高试验进行效率。
[0015]检测部分主要通过力传感器对位置精度偏差进行实时检测，并通过后处理反馈到下位可编程控制器PLC实现对主轴单元的实时调节。
[0016]自动控制部分是集于上位机统一控制，能够同时实现位置精度偏差的检测与信号采集和主轴机械手位置的自动调节控制。
[0017]本实用新型通过检测装置的自动精确测量与反馈，能够到达自动调节对中，弥补了由于手动调节造成的精度误差，同时方便操作，有效地延长了刀库可靠性试验台的使用寿命，同时对于高档精密数控机床刀库的机械手与主轴位置精度检测及调节具有很好的应用价值。
[0018]本实用新型的自动机械检测装置可以作为测量装置单独应用于高档精密加工中心等数控机床的机械手与主轴位置精度的检测与调节中，其本身能由单片机控制采集数据，且通过单片机植入程序进行数据处理，能够在数显表上显示偏差精确数值及偏差角度来指导调整，同时可以串行连接存储数据，便于试验人员更好地分析数据和指导下一步调节工作，从而有效的减少由于机械手与主轴位置精度偏差对机床可靠性的影响。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置中自动机械检测装置的轴侧投影图；
[0021]图3为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置中自动机械检测装置隐去抓刀盘的轴侧投影图；
[0022]图4为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置中自动机械检测装置的内部结构轴侧投影图；
[0023]图5为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置中自动机械检测装置的功能说明图；
[0024]图6为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的检测原理图。
[0025]图7为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的机械手与主轴换刀功能说明图；
[0026]图8为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的数据采集系统流程图；
[0027]图9为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的数据采集结构原理图；
[0028]图10为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置的下位可编程控制器PLC与ATmegaie单片机通信连接方式图；
[0029]图11为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节装置伺服控制系统流程图；
[0030]图12为本实用新型的刀库可靠性试验台换刀位置自适应对中调节方法流程图；[0031 ]其中:1、刀库支架，2、刀套，3、刀库，4、主轴打刀气缸，5、主轴支撑座，6、自动机械检测装置，7、机械手，8、Y方向伺服电机，9、Y方向工作台，10、X方向工作台，11、T形铁，12、工控机，13、上部端盖，14、抓刀盘，15、下部端盖，16、角接触球轴承，17、从动齿轮，18、主动齿轮，19、电机支撑架，20、联轴器，21、伺服电机Α，22、定位销，23、调节螺钉，24、力传感器，
25、连接弹簧，26、测量杆，27、测量锥柄，28、定位调节杆，29、刀柄，30、锁紧销，31、长销，32、机械主轴，33、锁紧弹簧，34、手爪，35、推销，36、机械手臂，37、卡紧