專利名稱：數(shù)控氣動(dòng)車床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種數(shù)控氣動(dòng)車床，它以壓縮空氣為刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，并通過(guò)伺
服電磁閥對(duì)氣缸液壓阻尼的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置和速度。由于它是通過(guò)計(jì) 算機(jī)根據(jù)位置檢測(cè)信號(hào)與程序設(shè)定量進(jìn)行比較來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整伺服電磁閥的信號(hào)，所以它是一 種帶反饋的閉環(huán)控制并聯(lián)數(shù)控機(jī)床。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸電機(jī)通過(guò)絲桿傳動(dòng)，其傳動(dòng)速度比由齒輪減速機(jī)構(gòu)確 定。這種傳動(dòng)方式的缺點(diǎn)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)部件在系統(tǒng)里是一級(jí)一級(jí)串聯(lián)，傳動(dòng)部件 間隙有誤差累積，工藝成本較大；而且傳動(dòng)鏈越長(zhǎng)機(jī)床的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能越差；另外，高度運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)問(wèn)題。 近年來(lái)一些高檔的數(shù)控機(jī)床中開(kāi)始采用直線電機(jī)作為單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，其進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)與主軸的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，不需要復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也沒(méi)有傳動(dòng)誤差累積。但 是，直線電機(jī)由于依靠電磁驅(qū)動(dòng)，有發(fā)熱的問(wèn)題，其缺點(diǎn)是能量效率低，而且需要增加冷卻 裝置。另外還可能要考慮強(qiáng)磁場(chǎng)的隔磁問(wèn)題。 氣動(dòng)技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用可以大大地提高效率，但是一般它只是作為換刀、自動(dòng) 上料或夾緊、快速開(kāi)門(mén)等輔助運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。如果車床使用氣動(dòng)動(dòng)力來(lái)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力的 話，那么它只能提供不可準(zhǔn)確控制速度單軸直線運(yùn)動(dòng)軌跡，其定位通常要靠擋塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這 種氣動(dòng)車床對(duì)于簡(jiǎn)單的圓柱輪廓加工能極大地提高效率，也可以通過(guò)程序控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的 順序，是一種低成本高效的數(shù)控機(jī)床，但是對(duì)于復(fù)雜的輪廓，這種機(jī)床就無(wú)法順利完成加工 了。

發(fā)明內(nèi)容
為了減小傳統(tǒng)車床因?yàn)閭鲃?dòng)副間隙造成的誤差累積，減少部件數(shù)量，降低成本，本 發(fā)明提供了一種液壓阻尼數(shù)控車床的解決方案。這種液壓阻尼數(shù)控車床以清潔高效的壓縮 空氣為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，其運(yùn)動(dòng)位置和速度依靠調(diào)節(jié)液壓阻尼的流量來(lái)控制，不需要絲桿 等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，沒(méi)有累積的傳動(dòng)誤差。 軸向和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)各由一個(gè)帶液壓阻尼的氣缸驅(qū)動(dòng)，計(jì)算機(jī)程序預(yù)先根據(jù)兩個(gè) 氣缸需要的運(yùn)動(dòng)速度，換算為液壓阻尼腔的所需的流量，然后根據(jù)這個(gè)流量換算為伺服電 磁閥的輸入電信號(hào)，因此計(jì)算機(jī)只要控制伺服電磁閥的輸入信號(hào)，就能夠得到所需要的進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)速度。另外，在刀架和刀架滑塊，刀架滑塊和主導(dǎo)軌之間安裝了位置傳感器如光柵 尺，可以將實(shí)際的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度動(dòng)態(tài)地反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將實(shí)際速度與程序設(shè)定的速 度進(jìn)行比較，如果實(shí)際進(jìn)給速度因?yàn)樨?fù)載的變化而有所偏差的話，計(jì)算機(jī)能夠立即調(diào)整伺 服電磁閥的控制信號(hào)。當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為軸向和徑向同時(shí)發(fā)生時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的精度取決于伺服 電磁閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。 本發(fā)明所述的數(shù)控阻尼氣動(dòng)車床相對(duì)于傳統(tǒng)主軸電機(jī)加減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，沒(méi)有傳動(dòng)誤差。相對(duì)于伺服電機(jī)加絲桿傳動(dòng)控制進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)的方式，本發(fā)明所述的數(shù)控阻尼氣動(dòng)車床結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。相對(duì)于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 的方式，本發(fā)明所述的數(shù)控阻尼氣動(dòng)車床不需要考慮冷卻和隔磁，能量效率高，成本低。在 精度要求不高的切削加工中，本發(fā)明所述的數(shù)控氣動(dòng)車床有較高的經(jīng)濟(jì)性。


圖l是本發(fā)明的一種實(shí)施方案的機(jī)床結(jié)構(gòu)圖，為了反映氣動(dòng)電磁閥的安裝位置， 這個(gè)圖是在機(jī)床的操作面板的對(duì)面觀察的軸測(cè)圖。 圖中1.刀架，2.工件，3.卡盤(pán)，4.主軸伺服電機(jī)，5.軸向進(jìn)給氣缸，6.主軸架， 7.軸向進(jìn)給氣缸阻尼電磁閥，8.軸向進(jìn)給氣缸前端供氣電磁閥，9.軸向進(jìn)給氣缸后端供 氣電磁閥，IO.徑向進(jìn)給氣缸后端供氣電磁閥，ll.徑向進(jìn)給氣缸前端供氣電磁閥，12.主導(dǎo) 軌，13.徑向進(jìn)給氣缸阻尼電磁閥，14.徑向進(jìn)給氣缸，15.徑向進(jìn)給氣缸支架，16.刀架滑塊。 圖2是本發(fā)明的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電氣控制圖。 圖中SV1為軸向進(jìn)給氣缸阻尼伺服電磁閥，SV2， SV3為軸向進(jìn)給氣缸后端和前端 氣口電磁閥。 引腳1為計(jì)算機(jī)輸入SV1控制信號(hào)的端口，引腳5為位置傳感器信號(hào)輸出端口，引 腳2為位置反饋信號(hào)輸入端口 ，引腳3， 4分別為軸向進(jìn)給氣缸后端和前端氣口電磁閥控制 信號(hào)端口 。 圖3是本發(fā)明的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電氣控制圖。 SV4， SV5為徑向進(jìn)給氣缸后端和前端氣口電磁閥，SV6為徑向進(jìn)給氣缸阻尼伺服 電磁閥。 引腳6為計(jì)算機(jī)輸入SV6控制信號(hào)的端口，引腳10為位置傳感器信號(hào)輸出端口， 引腳7為位置反饋信號(hào)輸入端口。
具體實(shí)施例方式
刀架(1)安裝在刀架滑塊(16)上的直線導(dǎo)軌槽中，由徑向進(jìn)給氣缸(14)驅(qū)動(dòng)刀 架沿著刀架滑塊(16)上的直線導(dǎo)軌槽做徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架滑塊(16)安裝在主導(dǎo)軌(12) 上，并由軸向進(jìn)給氣缸(5)驅(qū)動(dòng)刀架滑塊(16)沿著主導(dǎo)軌(12)做軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)車床開(kāi)始做軸向和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)程序通過(guò)引腳1和引腳6輸入伺服 電磁閥SV1和SV6控制電信號(hào)，設(shè)定阻尼腔的流量；同時(shí)發(fā)信號(hào)給SV2和SV4，在進(jìn)給氣缸 前端通氣，活塞桿縮回，液壓腔的液體通過(guò)阻尼伺服電磁閥單向節(jié)流孔排出到蓄油器中。然 后安裝在主導(dǎo)軌(12)和刀架滑塊(16)直線導(dǎo)軌槽中的位置傳感器檢測(cè)到位置信號(hào)，反饋 位置信號(hào)通過(guò)引腳2和引腳9輸入比較放大器進(jìn)行比較；計(jì)算機(jī)程序再根據(jù)偏差情況調(diào)整 SV1和SV6控制電信號(hào)。 當(dāng)車床需要切削螺紋時(shí)，計(jì)算機(jī)同時(shí)發(fā)出信號(hào)控制主軸伺服電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速和軸 向進(jìn)給速度成一定的比例。 當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，計(jì)算機(jī)控制進(jìn)給氣缸電磁閥換向，同時(shí)蓄油器通過(guò)軸向進(jìn)給 氣缸阻尼伺服電磁閥(7)和徑向進(jìn)給氣缸阻尼伺服電磁閥(13)快速向液壓阻尼腔快速補(bǔ)
4油，進(jìn)給氣缸活塞桿快速伸出。 本發(fā)明所提及的液壓阻尼形式只是其中一種實(shí)施方式，本發(fā)明可以采用其它并聯(lián) 或串聯(lián)形式的液壓阻尼。
權(quán)利要求
一種數(shù)控氣動(dòng)車床，其特征是主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀架的軸向進(jìn)給和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)液壓阻尼氣缸驅(qū)動(dòng)刀架在直線導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)位置和速度由伺服電磁閥控制的液壓阻尼流量來(lái)決定，伺服電機(jī)和氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)程序控制的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣動(dòng)車床，其特征是兩氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)位置由安裝 在直線導(dǎo)軌位置傳感器，如光柵尺即時(shí)反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的位置和速度信 號(hào)與設(shè)定的數(shù)值比較，相應(yīng)地調(diào)整兩個(gè)伺服電磁閥的流量，來(lái)確保刀架按照程序設(shè)定的所 需兩個(gè)坐標(biāo)軸上的軌跡運(yùn)動(dòng)；所述數(shù)控氣動(dòng)車床是一種帶閉環(huán)反饋的并聯(lián)機(jī)床。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣動(dòng)車床，其特征是氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)方向由與氣缸 兩端蓋氣口通過(guò)氣管相連的兩位三通電磁閥來(lái)控制，電磁閥的控制信號(hào)由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣動(dòng)車床，其特征是當(dāng)加工螺紋或螺桿時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò) 控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和軸向進(jìn)給速度來(lái)確保得刀所需的螺旋切削軌跡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣動(dòng)車床，其特征是當(dāng)主軸驅(qū)動(dòng)采用的是普通電機(jī)時(shí)， 該數(shù)控氣動(dòng)車床只能加工各種回轉(zhuǎn)體，而沒(méi)有螺旋切削功能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控氣動(dòng)車床，其特征是可以帶有跟刀架和尾頂架等輔助 機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種數(shù)控氣動(dòng)車床。它以壓縮空氣為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度由液壓阻尼的流量來(lái)決定，而液壓阻尼的流量由伺服電磁閥控制。計(jì)算機(jī)控制伺服電磁閥的輸入電信號(hào)，和進(jìn)給氣缸供氣電磁閥的換向動(dòng)作。安裝在主導(dǎo)軌和刀架滑塊直線導(dǎo)軌槽中的位置傳感器隨時(shí)檢測(cè)軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)的位置，動(dòng)態(tài)反饋到計(jì)算機(jī)中與程序設(shè)定值進(jìn)行比較，計(jì)算機(jī)據(jù)此糾正輸入伺服電磁閥信號(hào)，以保證所需的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度。
文檔編號(hào)B23B3/00GK101698236SQ200910194920
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者劉剛 申請(qǐng)人:劉剛