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手动经济型数控机械刀片刀架的原理与设计

发布时间:2010-04-04 点击: 次 【打印此页】【关闭窗口

1 问题的提出
随着科学技术的发展及制造技术的进步,以及社会对产品多样化的需求愈加强烈,产品的更新换代加速,产品品种的多样化,使得生产规模已由过去的大批量生产方式为主转向以中、小批量轮番生产占主导地位的局面,促进了数控机床的发展。数控机床的发展出现了向两端扩展的方向,即一端是发展高技术、高功能的数控产品,另一端是发展简易、廉价的数控机床及兼有手动与NC功能的手动型数控机床(HAND NC) ,以满足生产中多层次的要求。
在现行通用的经济型数控车床中,其纵、横向的自动进给运动均由步进电机伺服驱动,共需要两套伺服系统。而在普通车床中,其纵、横向进给运动则是由相互自锁的机械传动加以实现,无法实现两坐标联动功能。唯仿形车床例外,它具有两坐标联动功能,可以车削圆柱面、圆锥面和圆弧面等。其斜向仿形运动在标准样件(硬靠模)的控制下,通过液压伺服控制系统,作出与纵向主进给运动相适应的仿形进给,从而实现了两坐标的联动功能。其中,将两个方向运动联系起来的是标准样件(硬靠模)和液压伺服控制系统。在具体使用中,需考虑诸如标准样件的精度、液压系统的可靠性等问题。
2 系统构成
从仿形机床的加工方式以及仿形刀架的布局特点,再结合经济型数控车床的驱动方式,我们得到启发:用软靠模(数控编程)取代硬靠模(标准样件)的工作原理,采用类似于仿形加工的刀架布局,通过对刀架拖板的单坐标控制,实现刀架纵、横向两坐标联动,简化了数控原理,通过键盘手动输入加工程序,与此同时,还保留了机床原有的操纵手柄,使得加工操作极为方便,并具有良好的柔性。为此,提出了开发手动经济型数控刀架的构想。手动经济型数控刀架系统构成简图如图1 所示。

图1 系统构成简图
整个系统由数控刀架、Inter8031单片机、步进电机驱动电源、用于拾取主轴信号的编码器以及检测纵向起始信号的位置检测元件再加上机床本体组成。系统改装是在原普通车床的基础上进行的,整个改装工作量并不大,只需作以下工作:
将原车床的小刀架换下,换上专用的数控刀架;
在机床主轴上安装用于拾取主轴信号的编码器;
在床身导轨上安装用于检测纵向起始信号的霍尔元件,与之对应,则在纵向拖板上安装磁铁,以便产生纵向起始信号。
保留了原机床的纵、横向操作手柄,这对整个加工带来极大方便。整个数控刀架由刀架本体即机械部分与步进电机两部分组成。步进电机通过传动丝杆,带动刀架运动。由数控刀架的安装可知:数控刀架移动轴线与工件端面(垂向)方向之间成a角。数控刀架所作运动,类似于仿形加工中的斜向仿形运动。所不同的是仿形加工中的斜向仿形运动由硬靠模(标准样件)加以控制,通过液压运动加以实现。而数控刀架所作的斜向运动则是由零件加工程序(软靠模功口以控制,通过步进电机的伺服运动加以实现。


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