專利名稱：數(shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種螺紋加工機床的對刀裝置，特別是一種數(shù)控外螺紋磨床的自 動對刀裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)梯形絲杠、滾珠絲杠及蝸桿等螺紋的精密磨削加工中，砂輪對刀通常是靠 工人手動操作完成。以滾珠絲杠加工為例，通過轉(zhuǎn)動機床橫向進給機構(gòu)的進給手輪，使砂輪 緩慢進入到螺紋工件粗加工出的螺旋槽中，然后轉(zhuǎn)動機床縱向進給機構(gòu)手輪，使砂輪沿著 工件軸向緩慢移動，直至砂輪接觸工件螺旋槽的一側(cè)產(chǎn)生火花，再反向轉(zhuǎn)動縱向進給機構(gòu) 手輪，直至砂輪接觸工件螺旋槽另一側(cè)產(chǎn)生火花；根據(jù)反向轉(zhuǎn)動手輪所走過的刻度值，再回 轉(zhuǎn)1/2，使砂輪中心與工件螺旋槽中心重合，依此實現(xiàn)螺紋對刀。對刀過程中，操作者主要靠 聽磨削聲音、看磨削火花來確認對刀的狀態(tài)。這種手工對刀的方法不僅繁瑣、耗時、勞動強 度大、效率低、不利于勞動保護，而且對刀精度完全依賴于操作者的經(jīng)驗與操作水平，靠觀 察磨削火花進行對刀，加工工件位置精度和尺寸精度一致性較差，難以滿足互換性要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的，是提供一種數(shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置，該裝置采用精密 探頭兩點接觸式對刀技術(shù)，進行螺紋磨削加工自動對刀。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是利用機床已有的數(shù)控系統(tǒng)、砂輪架橫向運動機構(gòu)(X 軸數(shù)字控制運動機構(gòu))、拖板縱向運動機構(gòu)(Z軸數(shù)字控制運動機構(gòu))與本實用新型的探頭 運動機構(gòu)和嵌入式專用軟件實現(xiàn)螺紋對刀運動。做Z坐標(biāo)方向運動的拖板17安裝在機床后 部縱向?qū)к壣?；做X坐標(biāo)方向運動的砂輪架5安裝在拖板17的橫向?qū)к壣?。其特征在于?有一個固定在砂輪架的側(cè)面的探頭運動機構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)、X軸、Z軸數(shù)字控制運動機構(gòu)的作用 是數(shù)控系統(tǒng)控制X軸與Z伺服電機正反轉(zhuǎn)動，經(jīng)滾珠絲杠副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運 動，驅(qū)動拖板、砂輪架沿著機床X、Z運動坐標(biāo)方向運動，帶動探頭及砂輪執(zhí)行螺紋對刀的運 動。所述探頭運動機構(gòu)，由支架1，底座2，直線導(dǎo)軌副滑塊3，直線導(dǎo)軌12，滑板8，支 座9，探頭11和油缸15組成；支架1固定在砂輪架5的側(cè)面，底座2固定在支架1上，底座 2上固定有兩只直線導(dǎo)軌副滑塊3，直線導(dǎo)軌12可在滑塊3上前后運動，直線導(dǎo)軌12上固 定有滑板8、支座9和連接桿10，連接桿10前端裝有一個帶多點位傳感器的探頭11 ；滑板8 后端與油缸15的活塞桿連接，油缸15固定在支架1的后部，油缸15用于驅(qū)動探頭完成伸 出和復(fù)位運動；支架1前部裝有前位位置感應(yīng)開關(guān)6，后部裝有復(fù)位位置感應(yīng)開關(guān)16，滑板 8內(nèi)側(cè)裝有位置感應(yīng)頭7，用于提供探頭位置信號。探頭運動機構(gòu)的任務(wù)是完成探頭快速伸出和復(fù)位運動，用于測取螺紋對刀所需數(shù) 據(jù)；前、后位置感應(yīng)開關(guān)與位置感應(yīng)頭，用于提供探頭復(fù)位信號和伸出位置信號。本實用新型之自動對刀裝置，有嵌入式專用軟件，該軟件依序執(zhí)行如下程序[0008]1)啟動專用軟件進入對刀程序；2)探頭位置安全檢測和探頭移動到安全位置；3)探頭運動到對刀位置；4)探頭伸出；5)探頭進入K槽中心附近測點深度(三種情況)；6)測取計算工件對刀螺旋槽中心坐標(biāo)值Z3 ；7)探頭復(fù)位；8)砂輪對刀；9)退出對刀程序，返回主程序；有益效果本實用新型采用精密探頭兩點接觸式的外螺紋磨床自動對刀裝置，自動測量與計 算出螺紋工件對刀位置的坐標(biāo)值，自動控制對刀運動，對刀過程無需人為干預(yù)，較為精確， 快捷，提高了外螺紋磨床對刀的精度和效率，保證了加工工件的位置精度和尺寸精度的一 致性，有利于安全防護，解決了手動對刀繁瑣、勞動強度大，對操作者操作技術(shù)水平要求高 的難題。本實用新型可以用于機床縱向運動(Z軸)為拖板移動的大型數(shù)控外螺紋磨床；也 適用于機床縱向運動(Z軸)為工作臺移動的中小型數(shù)控外螺紋磨床。

圖1是本實施例探頭運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是本實施例探頭運動機構(gòu)的外觀及安裝位置俯視圖；圖4是螺紋工件局部放大的剖視圖。圖中1支架，2底座，3直線導(dǎo)軌副滑塊，4墊板，5砂輪架，6前位位置感應(yīng)開關(guān)，7 位置感應(yīng)頭，8滑板，9支座，10連接桿，11探頭，12直線導(dǎo)軌，13定位壓緊塊，14連接板，15 油杠，16復(fù)位位置感應(yīng)開關(guān)，17拖板，18工件。K 選定的工件對刀螺旋槽，Zl =K槽左側(cè)測 點，Ζ2 :Κ槽右側(cè)測點，Ζ3 :Κ槽中點，ZQ 工件磨削起點，Pl 探頭復(fù)位位置，Ρ2 探頭伸出位 置，Ρ3 最大砂輪磨削位置，Ρ4 最小砂輪磨削位置，Ll 探頭中心至砂輪中心的距離，L2 =K 槽中點至磨削起點距離，L3 探頭快速移動距離，L4 安全間隙，L5 =Pl至P3的距離，L6 =Pl 至P4的距離，T 螺紋工件的螺距X 機床X軸(砂輪架)運動坐標(biāo)，Z 機床Z軸(拖板或 工作臺)運動坐標(biāo)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖敘述一個實施例，對本實用新型做進一步說明。用于SK7450X 100大型數(shù)控螺紋磨床上的自動對刀裝置，SK7450X 100加工絲杠 長度10m，磨削直徑Φ 60 Φ 200mm圖1、圖2、圖3所示之?dāng)?shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置，有機床數(shù)控系統(tǒng)、砂輪架橫 向運動機構(gòu)(X軸數(shù)字控制運動機構(gòu))、拖板縱向運動機構(gòu)(Z軸數(shù)字控制運動機構(gòu))，做Z 坐標(biāo)方向運動的拖板17安裝機床后部縱向?qū)к壣?，做X坐標(biāo)方向運動的砂輪架5安裝在拖板17的橫向?qū)к壣稀?shù)控系統(tǒng)、X軸、Z軸數(shù)字控制運動機構(gòu)的作用是數(shù)控系統(tǒng)控制X軸 與Z伺服電機正反轉(zhuǎn)動，經(jīng)滾珠絲杠副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運動，驅(qū)動拖板17、砂輪 架5沿著機床X、Z運動坐標(biāo)方向運動，帶動探頭11及砂輪執(zhí)行螺紋對刀的運動。本實施例之?dāng)?shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置，有一個探頭運動機構(gòu)，該機構(gòu)固定在 砂輪架5的左側(cè)面，探頭運動機構(gòu)由包括支架1，底座2，直線導(dǎo)軌副滑塊3，直線導(dǎo)軌12，滑 板8，支座9，探頭11等。支架1由兩塊相互垂直的鋼板和三塊三角形的筋板焊接而成，支 架1是基礎(chǔ)件，通過螺釘固定在數(shù)控外螺紋磨床的砂輪架5的左側(cè)，支架1的上表面安裝有 底座2，底座2的外形為長方形，上部開有的矩形定位槽，通過螺栓、頂緊螺釘將兩個直線導(dǎo) 軌副滑塊3固定在定位槽內(nèi)。直線導(dǎo)軌12可在滑塊3上前后運動，運動方向與螺紋工件的 軸向垂直?；?通過定位壓緊塊13和螺釘固定連接在直線導(dǎo)軌12上，滑板8前部安裝 支座9，支座9的孔內(nèi)安裝有連接桿10，連接桿10前端裝有一個帶多點位傳感器的探頭11， 支座9的底部裝有調(diào)整墊片4，用于調(diào)整探頭11的球心與工件20和砂輪中心線的等高。滑 板8后端經(jīng)連接板14與油缸15的活塞桿端頭連接，油缸15兩端通過調(diào)整墊片，用螺栓固 定在支架1后部上表面。支架1上表面前部裝有前位位置感應(yīng)開關(guān)6，后部裝有復(fù)位位置感 應(yīng)開關(guān)16，滑板8內(nèi)側(cè)上裝有位置感應(yīng)頭7。探頭運動機構(gòu)完成探頭快速伸出和復(fù)位運動，用于測取螺紋對刀所需數(shù)據(jù)；位置 感應(yīng)開關(guān)6、16和位置感應(yīng)頭7，用于提供探頭復(fù)位信號和伸出位置信號。圖4是螺紋工件局部放大的剖視圖。工件18，K 選定的工件對刀螺旋槽，Pd :K槽 兩側(cè)任意一側(cè)齒頂中部位置，Pb :Κ槽左側(cè)壁或右側(cè)壁任意位置，Zl :Κ槽左側(cè)測點，Ζ2 :Κ槽 右側(cè)測點，Ζ3 ，K槽中點，ZQ 工件磨削起點。Ll 探頭中心至砂輪中心的距離，L2 :Κ槽中 點至磨削起點距離。嵌入式專用軟件依此相關(guān)參數(shù)，控制對刀裝置，其程序如后面所述。執(zhí)行對刀程序的流程1.啟動專用軟件進入對刀程序；2.探頭位置安全檢測和探頭移動到安全位置；具體過程說明根據(jù)探頭運動機構(gòu)中的位置開關(guān)的信號、探頭11所處X與Z運動 坐標(biāo)的位置，檢測探頭伸出是否安全，若不安全，指令移動X軸，使砂輪架5帶著探頭運動機 構(gòu)后退到安全位置。3.探頭運動到對刀位置；具體過程說明指令移動Z軸使拖板17帶著砂輪架5和探頭運動機構(gòu)運動到對刀 位置，使探頭11處于工件18對刀螺旋槽(K槽)附近。4.伸出探頭；具體過程說明指令數(shù)控系統(tǒng)控制電磁閥動作，油缸15后腔接通液壓油，推動活 塞、活塞桿向前快速運動，由于活塞桿端頭通過螺釘、螺母、連接板14與滑板8連接在一起， 滑板8上的直線導(dǎo)軌12、支座9和裝在支座孔里的探頭11沿直線導(dǎo)軌副滑塊3的滾道向工 件方向移動，使探頭11由探頭復(fù)位位置Pl運動到探頭伸出位置Ρ2，探頭快速移動距離L3 =L5+L4，其中L5為探頭復(fù)位位置Pl至最大砂輪磨削位置Ρ3的距離，L4為安全間隙，快速 移動距離L3用以保證探頭11在對刀過程中，最大砂輪不會觸及工件。探頭11到達Ρ2位 置后，感應(yīng)頭7對準(zhǔn)前位位置感應(yīng)開關(guān)6，發(fā)出到位信號，電磁閥斷電，油缸15兩腔油液被封 閉，活塞及探頭11停止并處于鎖緊狀態(tài)。[0039]5.探頭進入K槽中心附近測點深度；具體過程說明指令數(shù)控系統(tǒng)控制X軸與Z軸數(shù)字運動機構(gòu)驅(qū)動砂輪架5與拖板 17沿機床XZ運動坐標(biāo)移動，使得探頭11進入到工件對刀螺旋槽(K槽)測點深度，在此過 程中，有三種情況，(1)探頭直接進入到K槽測點深度；(2)探頭11觸及工件18的齒頂中部 位置，若出現(xiàn)此種情況，探頭11上的軸向傳感器發(fā)出信號，則程序指令X軸后退設(shè)定距離， Z軸移動1/2螺距，X軸再前移，使探頭11進入到K槽測點深度；(3)探頭觸及K槽側(cè)壁，若 出現(xiàn)此種情況，則程序指令X軸后退設(shè)定距離，根據(jù)探頭上軸向和多個側(cè)向傳感器發(fā)出的 信號比對，再控制Z軸向螺旋槽中心方向移動1/3螺距，然后X軸前移，使探頭進入到K槽 測點深度，此時探頭11上的各傳感器信號為零。6.測取計算工件對刀螺旋槽中心坐標(biāo)值Z3 ；具體過程說明程序自動控制Z軸向左或向右運動，當(dāng)探頭11在水平面內(nèi)觸及K 槽一側(cè)時，探頭上的多點位傳感器發(fā)出位置及受力方向信號，Z軸停止運動，取得該側(cè)測點 Z坐標(biāo)值Z1，再控制Z軸反向移動，使探頭11觸及K槽的另一側(cè)面，探頭11上的多點位傳感 器發(fā)出位置及反方向受力信號，ζ軸立刻停止運動，與此同時取得另一側(cè)測點Z坐標(biāo)值Z2， 通過公式(Zl+Z2)/2計算，自動獲得K槽中心Z坐標(biāo)值Z3，獲得Z3后，探頭就自動移動到K 槽中心。7.探頭復(fù)位；具體過程說明探頭移動到K槽中心后，指令控制油缸15的前腔接通液壓油，推動 活塞、活塞桿帶動探頭11向后快速回退，當(dāng)感應(yīng)頭7對準(zhǔn)復(fù)位位置感應(yīng)開關(guān)16時，發(fā)出復(fù) 位信號，油缸兩腔油液被封閉，探頭11鎖停在復(fù)位位置P1，此時探頭11位于最小砂輪磨削 位置P4的后方，Pl至P4的距離為L6，距離L6用以避免最小砂輪磨削工件時，探頭11碰上 工件18。8.砂輪對刀；具體過程說明探頭11復(fù)位后，根據(jù)探頭球心到砂輪中心距離L1、K槽中點至磨削 起點距離L2，工件螺距T等，換算磨削起點起始角和Z軸坐標(biāo)的坐標(biāo)值，確定磨削起點ZQ， 指令控制移動Z軸，使砂輪對準(zhǔn)工件的磨削起點ZQ。就完成了砂輪的自動對刀過程。9.對刀程序結(jié)束，返回主程序；機床進入循環(huán)磨削工作狀態(tài)。
權(quán)利要求數(shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置，有數(shù)控系統(tǒng)、由數(shù)字控制運動的砂輪架橫向運動機構(gòu)和拖板縱向運動機構(gòu)，做Z坐標(biāo)方向運動的拖板(17)安裝在機床后部的縱向?qū)к壣?，做X坐標(biāo)方向運動的砂輪架(5)安裝在拖板(17)的橫向?qū)к壣希黄涮卣髟谟谟幸粋€探頭運動機構(gòu)，該機構(gòu)固定在砂輪架(5)的側(cè)面；所述探頭運動機構(gòu)由支架(1)、底座(2)、直線導(dǎo)軌副滑塊(3)、直線導(dǎo)軌(12)、滑板(8)、支座(9)、探頭(11)和油缸(15)組成；支架(1)固定在砂輪架(5)的側(cè)面，底座(2)固定在支架(1)上，底座(2)上固定有兩只直線導(dǎo)軌副滑塊(3)，直線導(dǎo)軌(12)可在滑塊(3)上前后運動，直線導(dǎo)軌(12)上固定有滑板(8)、支座(9)和連接桿(10)，連接桿(10)前端裝有一個帶多點位傳感器的探頭(11)；滑板(8)后端與油缸(15)的活塞桿連接，油缸(15)固定在支架(1)的后部，油缸(15)用于驅(qū)動探頭完成伸出和復(fù)位運動；支架(1)前部裝有前位位置感應(yīng)開關(guān)(6)，后部裝有復(fù)位位置感應(yīng)開關(guān)(16)，滑板(8)內(nèi)側(cè)裝有位置感應(yīng)頭(7)，用于提供探頭位置信號。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置。由機床數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字控制的砂輪架橫向運動機構(gòu)，拖板縱向運動機構(gòu)與本裝置的探頭運動機構(gòu)和嵌入式專用軟件實現(xiàn)螺紋對刀運動。做Z坐標(biāo)方向運動的拖板安裝在機床后部縱向?qū)к壣?，做X坐標(biāo)方向運動的砂輪架安裝在拖板橫向?qū)к壣希涮卣髟谟谟幸粋€探頭運動機構(gòu)，由支架，底座，直線導(dǎo)軌副滑塊，直線導(dǎo)軌，滑板，支座，帶多點位傳感器的探頭和油缸組成，用以完成探頭伸出和復(fù)位運動。有一個嵌入式專用軟件，該軟件依序執(zhí)行自動對刀程序。該裝置自動測量與計算螺紋工件對刀位置的坐標(biāo)值，自動控制對刀運動，對刀過程無需人為干預(yù)，較為精確，快捷，提高了外螺紋磨床對刀的精度和效率，有利于安全防護，解決了手動對刀的不足。
文檔編號B23Q15/22GK201693260SQ201020211778
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者周斌, 曹漢寶, 田廣利 申請人:陜西漢江機床有限公司