帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)控加工領域，具體涉及一種帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，藝術(shù)品等小工件的形狀越來越復雜，對精度的要求越來越高。四軸數(shù)控機床或五軸數(shù)控機床等多軸數(shù)控機床的出現(xiàn)為復雜零件的加工提供了必要的基礎保障。
[0003]多軸數(shù)控機床進行數(shù)控加工時，在擺動過程中，刀具長度的不同會引起擺長及擺動范圍的變化，由此引起加工精度的降低或者原有的數(shù)控加工程序無法繼續(xù)使用?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般采用在多軸數(shù)控機床中設置自動補償裝置，但是該種自動補償裝置成本較高，對一般的加工小工件的低精度多軸數(shù)控機床并不適用。同時，對于帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床來說，還存在以下問題:一是要提高加工精度，對驅(qū)動擺頭沿擺頭旋轉(zhuǎn)軸擺動一定角度的減速機精度要求也高；二是主軸安裝在擺頭上，刀具球頭到擺頭旋轉(zhuǎn)軸的行程被浪費，以加工一 200mm的工件為例，可能需要機床的有效行程在400mm才能達到，而這200mm的被浪費行程對機床來說，一半行程的浪費可能會造成三到四倍的成本增加。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供一種帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床，采用低成本的改造使其在擺頭帶動刀具加工時精度不受刀具刀長的限制，對擺頭用減速機的精度不敏感，同時機床的有效行程得到充分的利用。
[0005]本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是:
[0006]—種帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床，包括擺頭、固定于擺頭的主軸、安裝在主軸末端的球刀，所述球刀的球頭球心位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上。
[0007]本技術(shù)方案球刀的球頭球心位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上，擺頭擺動過程中，不論刀具的刀長為多少，球頭球心都一直位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上，不受刀具刀長的影響。
[0008]同時，對擺頭用減速機即驅(qū)動主軸軸線角度變化的減速機的精度要求有所降低，不敏感。球心調(diào)節(jié)至旋轉(zhuǎn)軸軸線上之后，不論如何旋轉(zhuǎn)，刀具球心都在軸心上。因為是球繞球心旋轉(zhuǎn)，不論如何轉(zhuǎn)，都相當于球的形狀相對于自己沒有發(fā)生包絡空間的位置變化。這時候減速機轉(zhuǎn)動的角度即使和理論要轉(zhuǎn)的角度之間有點差異，得到的刀具球心的位置都沒有變化，不會產(chǎn)生加工誤差。而角度差異讓刀具軸線產(chǎn)生的誤差由于是作為避讓加工過程中遇到的干涉物體，本身在計算上都考慮了足夠的余量，所以刀具軸線有點誤差只要不超過一定臨界范圍，都不影響整個加工過程。綜合所述把刀具球心調(diào)節(jié)到旋轉(zhuǎn)軸上的之后對減速機精度不敏感了，就可以用一些低精度減速機來實現(xiàn)這個工位了。
[0009]同時，本技術(shù)方案將球刀的球頭球心移到旋轉(zhuǎn)軸軸線上，也減少了有效行程的浪費。
[0010]為了精確判斷球刀的球頭球心是否位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上，該機床還包括用于檢測球刀的球頭球心坐標是否位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上的視覺輔助裝置，所述視覺輔助裝置包括攝像機、背光板，所述背光板設置于球刀的一側(cè)，背光板的板面與擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線垂直，攝像機與背光板相對設置。當?shù)毒甙l(fā)生磨損或者需要更換刀具時，可以利用該結(jié)構(gòu)精確調(diào)整球頭球心到旋轉(zhuǎn)軸軸線上。該結(jié)構(gòu)并不一直安裝在多軸數(shù)控機床上，需要判斷球心是否位于旋轉(zhuǎn)軸軸線上時，安裝上去即可，拆裝方便。
[0011]如上所述的帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床，所述攝像機為工業(yè)相機。
[0012]如上所述的帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床，為了便于調(diào)整刀具的球頭球心到擺頭旋轉(zhuǎn)軸的軸線上，所述主軸通過連續(xù)調(diào)節(jié)機構(gòu)固定于擺頭，所述連續(xù)調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)主軸在擺頭上的位置從而調(diào)節(jié)球刀與擺頭旋轉(zhuǎn)軸的相對位置，利用該連續(xù)調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)主軸的位置從而調(diào)節(jié)刀具的位置。
[0013]如上所述的帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床，所述連續(xù)調(diào)節(jié)機構(gòu)包括直線滑臺。
[0014]如上所述的帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床，所述直線滑臺為細牙螺紋滾珠絲杠，方便精確調(diào)節(jié)刀具的球心位置。
[0015]實現(xiàn)上述帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床的方法包括:將球刀沿主軸方向移動，直至球刀的球頭球心位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上。還包括在球刀沿主軸方向移動過程中檢測球刀的球頭球心是否位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上的步驟。其中，檢測球刀的球頭球心是否位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上的方法包括:擺頭帶動主軸擺動，利用攝像機觀察球刀的球頭在背光板上的影像在擺動過程中的軌跡，判斷球頭影像的軌跡是否發(fā)生跳動，若球頭影像的軌跡不發(fā)生跳動，球刀的球頭球心位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上，反之，球刀的球頭球心不位于擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上。
[0016]本實用新型能夠產(chǎn)生的有益效果:本實用新型將球刀的球頭球心設置到擺頭的旋轉(zhuǎn)軸軸線上，使得加工精度不再受刀具刀長的限制，對擺頭用減速機的精度不敏感，無須在多軸數(shù)控機床上設置自動補償?shù)堕L的裝置，大大降低了成本，且改進的成本本身也較低，適合于加工小工件的低精度多軸數(shù)控機床，為木工加工機床、雕刻機床等成本較低的加工小工件的低精度多軸數(shù)控機機床的精度提高做出了巨大的貢獻；同時，該改進還使機床的有效行程得到了充分的應用。
【附圖說明】
[0017]附圖1為帶有擺頭結(jié)構(gòu)的多軸數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]附圖2為擺動過程中攝像機鏡頭下的球刀球頭的軌跡示意圖；
[0019]附圖3為擺動過程中攝像機鏡頭下的球刀球頭的軌跡示意圖；
[0020]附圖4為擺動過程中攝像機鏡頭下的球刀球頭的軌跡示意圖；
[0021]附圖5為現(xiàn)有技術(shù)中加工200mm工件所需的機床有效行程示意圖；
[0022]附圖6為本實用新型中加工200_工件所需的機床有效行程示意圖。
[0023]其中