專利名稱：手動經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種具有沿軸向前后移動功能的專用數(shù)控刀架。
目前國內(nèi)外各種機(jī)床上所使用的數(shù)控刀架，皆為自動回轉(zhuǎn)刀架，本身并不具有前后移動的功能。而具有前后移動功能的仿形刀架，則是由工件靠模控制，通過液壓伺服系統(tǒng)加以實現(xiàn)。
要實現(xiàn)工件的自動加工，必須具有兩坐標(biāo)聯(lián)動功能?，F(xiàn)行使用的數(shù)控刀架是通過兩套伺服驅(qū)動系統(tǒng)加以實現(xiàn)，在單件、形狀復(fù)雜零件的加工中，具有成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點。另外，還有編程復(fù)雜、坐標(biāo)原點調(diào)整困難等不足之處。
本實用新型的目的，是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一套既簡單、經(jīng)濟(jì)、又能實現(xiàn)聯(lián)動功能的數(shù)控刀架。
本實用新型的原理系統(tǒng)的運動由原機(jī)床的縱向自動走刀運動與數(shù)控刀架的斜向運動兩部份構(gòu)成，其合成運動可加工圓柱面、圓錐面及圓弧面。
作為主運動的縱向自動走刀運動與原機(jī)床的縱向運動完全一樣，由主軸通過掛輪、走刀箱、溜板箱帶動縱向拖板作縱向運動，通過安裝在主軸上的用于拾取主軸信號的編碼器，將主軸旋轉(zhuǎn)信號經(jīng)變換后，送入單片單板機(jī)。同時，將安裝在床身導(dǎo)軌上的霍爾傳感器所檢測的縱向起始信號，也一并送入單片單板機(jī)中。根據(jù)零件輪廓形狀編制的零件加工程序事先輸入到單片單板機(jī)中，在系統(tǒng)軟件支持下，經(jīng)微處理器處理后，按照加工工件輪廓形狀，發(fā)出一系列脈沖，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源進(jìn)行功率放大后，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動數(shù)控刀架作與縱向自動走刀相適應(yīng)的斜向運動，兩者加以合成，形成所加工工件的輪廓形狀。
本實用新型的優(yōu)點①采用單坐標(biāo)控制實現(xiàn)了兩坐標(biāo)聯(lián)動功能，簡化了數(shù)控系統(tǒng)。
②本方案既保留了普通機(jī)床操作簡便的優(yōu)點，又具有數(shù)控機(jī)床可以加工圓錐面、圓弧面等功能，以一套伺服系統(tǒng)代替通常需要的兩套伺服系統(tǒng)的低成本，簡便易學(xué)的程序編制加上易于工人接受的加工方式。
③整個系統(tǒng)改裝工作量小，且保留了機(jī)床原有的操作手柄，使得加工操作極為方便。
④將仿形半自動車床與數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點有機(jī)地結(jié)合起來。
⑤適應(yīng)了數(shù)控機(jī)床向超低廉、與兼有手動與數(shù)控功能的發(fā)展趨勢，成為手動型數(shù)控機(jī)床“HAND CNC”的一個全新的分支。
⑥編程簡單。
本實用新型實施例
圖1是手動經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架系統(tǒng)構(gòu)成簡圖。它是由編碼器(1)，主軸箱(2)，工件(3)，縱向起始位置檢測元件(4)，橫拖板(5)，導(dǎo)軌(6)，手動數(shù)控刀架(7)，縱拖板(8)，步進(jìn)電機(jī)(9)，縱向手柄(10)，橫向手柄(11)，單片單板機(jī)(12)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源(13)所組成。
圖2、圖3是手動經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架的兩個剖視結(jié)構(gòu)簡圖。它是由刀架底座(1)，刀具(2)，刀具座(3)，刀架體(4)，傳動絲杠(5)，聯(lián)接固定螺母(6)，防塵罩(7)，軸承(8)，步進(jìn)電機(jī)(9)，聯(lián)結(jié)螺釘(10)(見圖3)組成。其中，整個數(shù)控刀架安裝于車床的橫拖板上原用于安裝小刀架的位置處，與橫拖板傾斜成α角。
用于安裝刀具(2)的刀具座(3)位于刀架體(4)之上，刀架體(4)的燕尾槽導(dǎo)軌與刀架底座(1)上的燕尾槽相配合，形成供刀架體移動的滑動導(dǎo)軌。再通過刀架底座(1)上的定位圓形凸臺與車床中拖板上用于安裝小刀架的定位孔相配合，使得整個數(shù)控刀架安裝于橫拖板之上。
傳動絲杠(5)及聯(lián)結(jié)固定螺母(6)位于刀架體(4)的空腔內(nèi)，聯(lián)結(jié)固定螺母(6)通過聯(lián)結(jié)螺釘(10)與刀架底座(1)聯(lián)成一體，傳動絲杠(5)與聯(lián)結(jié)固定螺母(6)相配合，產(chǎn)生復(fù)合運動，經(jīng)絲杠(5)上的向心推力軸承(8)作用，使得刀架體(4)連同步進(jìn)電機(jī)(9)一起沿刀架底座(1)上的燕尾導(dǎo)軌作前后移動。步進(jìn)電機(jī)(9)與傳動絲杠(5)直接用鍵聯(lián)接，步進(jìn)電機(jī)(9)上的定位法蘭盤直接用螺釘與刀架體(4)聯(lián)成一體。
步進(jìn)電機(jī)(9)接到脈沖信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，直接帶動傳動絲杠(5)轉(zhuǎn)動。因為聯(lián)接固定螺母(6)緊固于刀架底座上，所以，整個手動數(shù)控刀架作前后軸向運動。
“仿形”加工方式實施如下圖4是仿形加工方式示意圖。
序號(1)為縱向起始位置檢測元件，序號(2)表示X向絕對原點距離。
ABCDEF為零件成品輪廓形狀A(yù)′B′C′C′D′E′F為毛坯輪廓形狀整個加工由3次循環(huán)加以完成。
第1次工作循環(huán)①第1次進(jìn)刀主運動步進(jìn)電機(jī)作N→Z，爾后等待縱向起始信號。
②合上縱向自動走刀，作縱向運動，工作臺經(jīng)過點Z，產(chǎn)生縱向起始信號。
③微處理器接到縱向起始信號后，便自動進(jìn)行輪廓加工，加工路線Z→B→C→D→E→F(圖中未標(biāo)出)。點F表明刀尖已離開工件。
④待看見刀尖脫離工件，按“回零”鍵，刀架快速退回X向絕對原點M，即作F→M快退運動。
⑤自動走刀反向合上，快速退回點N，即作出M→N運動。
⑥系統(tǒng)處于動態(tài)暫停狀態(tài)，等待再次按下“執(zhí)行”鍵，轉(zhuǎn)入第二次循環(huán)加工。
第2次進(jìn)刀路線N→Z″→B″→C″→D″→E″→F″→M″→N第3次進(jìn)刀路線N→Z→B→C→D→E→F→M→N整個加工過程分幾次進(jìn)刀，完全由零件加工程序確定。
由前述可知所采用的加工方式與“仿形加工”方式一致，不同之處在于沒有靠模零件存在，而是采用數(shù)控編程方式代替。
從圖4中還可以看出，整個程序編制可分為兩部分①只有步進(jìn)電機(jī)運動的進(jìn)刀主程序。
②步進(jìn)電機(jī)與縱向自動走刀相配合的輪廓加子程序。
在整個加工過程中，可視為在進(jìn)刀主程序的執(zhí)行過程中，多次反復(fù)調(diào)用輪廓加工子程序。
權(quán)利要求1.一種手動經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架，它是由刀架底座①，刀具②，刀具座③，刀架體④，傳動絲杠⑤，聯(lián)接固定螺母⑥，防塵罩⑦，軸承⑧，步進(jìn)電機(jī)⑨，聯(lián)結(jié)螺釘⑩所組成，其特征在于將編碼器拾取的主軸信號和由縱向起始位置檢測元件拾取的縱向起始信號同時送入單片單板機(jī)中，經(jīng)微處理器加以處理，發(fā)出相應(yīng)的脈沖，驅(qū)動斜向成α角安裝的專用數(shù)控刀架上的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而帶動專用數(shù)控刀架作與縱向自動走刀相適應(yīng)的斜向運動，故實現(xiàn)了單坐標(biāo)控制的兩坐標(biāo)聯(lián)動。
2.如權(quán)利要求1所述的手動經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架，其特征在于傳動絲杠⑤及聯(lián)結(jié)固定螺母⑥位于刀架體④的空腔內(nèi)，聯(lián)接固定螺母⑥通過聯(lián)接螺釘⑩與刀架底座①連成一體，這樣便產(chǎn)生了傳動絲杠一邊轉(zhuǎn)動，同時又作前后軸向移動，與縱向自動走刀相適應(yīng)，形成兩坐標(biāo)聯(lián)動。
專利摘要本實用新型是一種手動經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架。它是由刀架底座、刀具、刀具座、刀架體、傳動絲杠、聯(lián)接固定螺母、防塵罩、軸承、步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)接螺釘組成。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時,直接帶動傳動絲杠轉(zhuǎn)動,從而使整個手動數(shù)控刀架作規(guī)定的相對運動。它采用單坐標(biāo)控制實現(xiàn)了兩坐標(biāo)聯(lián)動功能;編程簡單;將仿形半自動車床與數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點有機(jī)地結(jié)合起來;結(jié)構(gòu)簡單;可加工圓柱面、圓錐面及圓弧面。
文檔編號B23B21/00GK2276847SQ9524199
公開日1998年3月25日 申請日期1995年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月7日
發(fā)明者譚偉, 張濟(jì)生 申請人:渝州大學(xué)