一種搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)及方法，其定位系統(tǒng)包括工作臺(tái)、立柱、可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于立柱上的搖臂、通過導(dǎo)軌副設(shè)于搖臂上的主軸箱、搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括設(shè)于立柱和搖臂上的角度檢測傳感器、設(shè)于搖臂和主軸箱上的位移傳感器、設(shè)于主軸箱上的定位傳感器、CPU及鍵盤和顯示器，角度檢測傳感器、位移傳感器、定位傳感器和鍵盤與CPU的輸入端相連，顯示器與CPU的輸出端相連。本發(fā)明無須劃線工序、工件裝夾簡便，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床全行程覆蓋加工，且定位效率和精度高，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種搖臂鉆床的智能定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國制造業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)金屬切削機(jī)床的數(shù)控化、智能化水平不斷得到提高，然而，在金屬切削加工領(lǐng)域占有重要一席之地的搖臂鉆床卻鮮有改進(jìn)，即使有數(shù)控化改進(jìn)，其推廣應(yīng)用前景也非常有限，比如CN2810827Y與200910017485.4專利技術(shù)，雖然他們在數(shù)控化方面作出了探索，但仍然存在加工范圍受限、驅(qū)動(dòng)力矩較大、制造成本高等缺點(diǎn)，大大的制約了其市場應(yīng)用推廣，而數(shù)控鉆床能進(jìn)行編程加工，自動(dòng)化程度高，加工精度好，但其價(jià)格較高，亦不利于市場推廣。另外，傳統(tǒng)搖臂鉆床鉆孔加工前，一般都得先進(jìn)行鉗工劃線工藝、以定位，或設(shè)計(jì)制造專用鉆模，這不僅影響生產(chǎn)效率，而且增加生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)及方法，它具有工件裝夾簡便的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床全行程覆蓋加工，且定位效率和精度高，最重要的是徹底淘汰劃線工序、大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)降低對操作人員的技能的依賴，在我國人力資源成本不斷曾高的情況下，對制造業(yè)有著非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，包括工作臺(tái)、立柱、可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于立柱上的搖臂、通過導(dǎo)軌副設(shè)于搖臂上的主軸箱、搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括設(shè)于立柱和搖臂上的角度檢測傳感器、設(shè)于搖臂和主軸箱上的位移傳感器、設(shè)于主軸上的定位傳感器、CPU及鍵盤和顯示器，角度檢測傳感器、位移傳感器、定位傳感器和鍵盤與CPU的輸入端相連，顯示器與CPU的輸出端相連。
[0005]上述角度檢測傳感器可以為角度編碼器。
[0006]上述角度檢測傳感器也可以為環(huán)形光柵或磁柵。
[0007]上述位移傳感器可以為光柵尺。
[0008]上述位移傳感器也可以為磁柵尺。
[0009]作為優(yōu)選，所述定位傳感器設(shè)于主軸箱上的主軸上；便于接觸工件。
[0010]適用于上述定位系統(tǒng)的搖臂鉆床的智能加工定位方法，其特征在于包括以下步驟:A)裝夾工件:將工件任意裝于鉆床的工作臺(tái)上:B)尋邊:通過轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂和移動(dòng)主軸箱，使定位傳感器分別觸碰工件的兩垂直基準(zhǔn)邊的至少兩點(diǎn)，CPU采集基準(zhǔn)邊信號，以此建立工件坐標(biāo)系；C)向CPU輸入以工件基準(zhǔn)邊定義的需加工點(diǎn)的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂和移動(dòng)主軸箱，同時(shí)角度檢測傳感器和位移傳感器及時(shí)反饋主軸中心位置，直至主軸中心移動(dòng)至加工點(diǎn)的坐標(biāo)位置，此時(shí)CPU通過顯示器指示主軸到位；D)搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)分別將搖臂和主軸箱鎖緊，完成定位，便可進(jìn)行加工。[0011]在上述過程中，如加工點(diǎn)很多，可以繪圖編制加工孔位的程序，通過CPU內(nèi)的系統(tǒng)軟件將該程序自動(dòng)輸入到通過尋邊獲得的工件直角坐標(biāo)系中，這時(shí)屏幕上將顯示可以任意放大的孔位坐標(biāo)圖，同時(shí)顯示主軸的實(shí)時(shí)的中心點(diǎn)位置以及與中心點(diǎn)同步移動(dòng)的極坐標(biāo)輔助線，輔助線的功能是轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂和移動(dòng)主軸箱時(shí)，可以方便的掃描到待加工的孔位坐標(biāo)，直至主軸中心移動(dòng)至加工點(diǎn)的坐標(biāo)位置，CPU通過顯示器指示主軸到位；
作為上述智能加工定位方法的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟C)中，通過CPU設(shè)置以加工點(diǎn)坐標(biāo)為圓心的警示半徑；當(dāng)角度檢測傳感器、位移傳感器檢測到主軸中心移動(dòng)進(jìn)入警示半徑后，CPU向顯示器發(fā)出報(bào)警信號，用戶可減速轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂與移動(dòng)主軸箱，直至與設(shè)定坐標(biāo)重合；可提高加工點(diǎn)的定位效率；
作為上述智能加工定位方法的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟C)中，CPU將已加工坐標(biāo)點(diǎn)與待加工坐標(biāo)點(diǎn)已設(shè)置為不同的顏色；便于操作者識別，提高加工效率;CPU還可將不同直徑的孔位設(shè)置在各自不同的頁面里，指導(dǎo)操作人員將相同直徑的孔一次加工完成；
作為上述智能加工定位方法的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟C)中，CPU將設(shè)定的不同孔徑待加工坐標(biāo)點(diǎn)分層顯示于顯示器上；可分層加工，減少換刀，提高加工效率；
綜上所述，本發(fā)明無須劃線工序、工件裝夾簡便，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床全行程覆蓋加工，且定位效率和精度高，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)降低對操作人員的技能的依賴，在我國人力資源成本不斷增高的情況下，對制造業(yè)有著非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明智能加工定位系統(tǒng)實(shí)施例的主視圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015]如圖1、圖2所示,該搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng),包括工作臺(tái)9、立柱1、可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)于立柱I上的搖臂3、通過導(dǎo)軌副10設(shè)于搖臂3上的主軸箱5、搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)(未示出)，搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)可采用液壓鎖緊裝置，也可采用機(jī)械式的手柄鎖緊裝置；其中在立柱I和搖臂3上設(shè)有角度編碼器2，在搖臂3和主軸箱5上設(shè)有光柵尺4，在主軸箱5的主軸上設(shè)有定位傳感器6 (如尋邊器)，在主軸箱5上設(shè)有CPU (未示出)及鍵盤8和顯示器7，角度編碼器2、光柵尺4、定位傳感器6和鍵盤8均與CPU的輸入端相連，顯示器7與CPU的輸出端相連；
適用于上述定位系統(tǒng)的搖臂鉆床的智能加工定位方法，包括以下步驟:A)裝夾工件:將工件任意裝于鉆床的工作臺(tái)9上:B)通過轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂3和移動(dòng)主軸箱5，使定位傳感器6分別觸碰工件兩垂直基準(zhǔn)邊的兩點(diǎn)，CPU采集基準(zhǔn)邊信號，以此建立工件坐標(biāo)系；C)輸入以工件基準(zhǔn)邊定義的需加工點(diǎn)的坐標(biāo)，并通過CPU設(shè)置以加工點(diǎn)坐標(biāo)為圓心的警示半徑、將已加工坐標(biāo)點(diǎn)與待加工坐標(biāo)點(diǎn)已設(shè)置為不同的顏色及將設(shè)定的不同孔徑待加工坐標(biāo)點(diǎn)分層或分頁顯示于顯示器上；轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂3和移動(dòng)主軸箱5，同時(shí)角度編碼器2和光柵尺4及時(shí)反饋主軸中心位置，當(dāng)角度編碼器2和光柵尺4檢測到主軸中心移動(dòng)進(jìn)入警示半徑后，CPU向顯示器7發(fā)出報(bào)警信號(如設(shè)置有報(bào)警燈和蜂鳴器，還可進(jìn)行聲光報(bào)警)，用戶可減速轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂3與移動(dòng)主軸箱5，直至與設(shè)定坐標(biāo)重合，CPU通過顯示器7指示主軸到位；D)搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)分別將搖臂3和主軸箱5鎖緊，完成定位，便可進(jìn)行加工。
[0016]警示半徑可根據(jù)加工參數(shù)選擇；為便于用戶使用，用戶輸入坐標(biāo)為直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，通過程序讓CPU自動(dòng)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)信號，并顯示與中心點(diǎn)同步移動(dòng)的極坐標(biāo)輔助線，輔助線以適時(shí)顯示搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度與主軸箱移動(dòng)距離；對于坐標(biāo)點(diǎn)較多情況，可通過程序繪圖輸入；坐標(biāo)點(diǎn)較少情況，可單點(diǎn)坐標(biāo)輸入；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提醒信號，此時(shí)可將顯示界面設(shè)置為自動(dòng)切換到放大的單點(diǎn)顯示界面，便于用戶清晰的對點(diǎn)；當(dāng)前坐標(biāo)完成加工后，松開各鎖緊機(jī)構(gòu)，按上述方法進(jìn)行下一坐標(biāo)位定位。為便于用戶區(qū)分加工狀態(tài)，已加工坐標(biāo)點(diǎn)與待加工坐標(biāo)點(diǎn)已設(shè)置不同顯示顏色區(qū)分，提高加工效率；
本發(fā)明無須劃線工序、工件裝夾簡便，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床全行程覆蓋加工，且定位效率和精度高，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)降低對操作人員的技能的依賴，在我國人力資源成本不斷增高的情況下，對制造業(yè)有著非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。
[0017]本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，如角度編碼器也可以由圓光柵代替，光柵尺也可以由磁柵尺代替。
【權(quán)利要求】
1.一種搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，包括工作臺(tái)、立柱、可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于立柱上的搖臂、通過導(dǎo)軌副設(shè)于搖臂上的主軸箱、搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括設(shè)于立柱和搖臂上的角度檢測傳感器、設(shè)于搖臂和主軸箱上的位移傳感器、設(shè)于主軸箱上的定位傳感器、CPU及鍵盤和顯示器，角度檢測傳感器、位移傳感器、定位傳感器和鍵盤與CPU的輸入端相連，顯不器與CPU的輸出端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，其特征在于所述角度檢測傳感器為角度編碼器。
3.如權(quán)利要求1所述的搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，其特征在于所述角度檢測傳感器為環(huán)形光柵或磁柵。
4.如權(quán)利要求1所述的搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，其特征在于所述位移傳感器為光柵尺。
5.如權(quán)利要求1所述的搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，其特征在于所述位移傳感器為磁柵尺。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的搖臂鉆床的智能加工定位系統(tǒng)，其特征在于所述定位傳感器設(shè)于主軸箱上的主軸上。
7.一種搖臂鉆床的智能加工定位方法，其特征在于包括以下步驟:A)裝夾工件:將工件任意裝于鉆床的工作臺(tái)上:B)尋邊:通過轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂和移動(dòng)主軸箱，使定位傳感器分別觸碰工件的兩垂直基準(zhǔn)邊的至少兩點(diǎn)，CPU采集基準(zhǔn)邊信號，以此建立工件坐標(biāo)系；C)向CPU輸入以工件基準(zhǔn)邊定義的需加工點(diǎn)的坐標(biāo)，再轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂和移動(dòng)主軸箱，同時(shí)角度檢測傳感器和位移傳感器及時(shí)反饋主軸中心位置，直至主軸中心移動(dòng)至加工點(diǎn)的坐標(biāo)位置，此時(shí)CPU通過顯示器指示主軸到位；D)搖臂鎖緊機(jī)構(gòu)和主軸箱鎖緊機(jī)構(gòu)分別將搖臂和主軸箱鎖緊，完成定位，便可進(jìn)行加工。
8.如權(quán)利要求7所述的一種搖臂鉆床的智能加工定位方法，其特征在于在步驟C)中，通過CPU設(shè)置搖臂鉆以加工點(diǎn)坐標(biāo)為圓心的警示半徑；當(dāng)角度檢測傳感器、位移傳感器檢測到主軸中心移動(dòng)進(jìn)入警示半徑后，CPU向顯示器發(fā)出警示信號，用戶可減速轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂與移動(dòng)主軸箱，直至與設(shè)定坐標(biāo)重合。
9.如權(quán)利要求7或8所述的一種搖臂鉆床的智能加工定位方法，其特征在于在步驟C)中，CPU將已加工坐標(biāo)點(diǎn)與待加工坐標(biāo)點(diǎn)已設(shè)置為不同的顏色；CPU將不同直徑的孔位設(shè)置在各自不同的頁面里，指導(dǎo)操作人員將相同直徑的孔一次加工完成。
10.如權(quán)利要求7或8所述的一種搖臂鉆床的智能加工定位方法，其特征在于在步驟C)中，CPU將設(shè)定的不同孔徑待加工坐標(biāo)點(diǎn)分層顯示于顯示器上。
【文檔編號】B23B39/12GK103639842SQ201310650313
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】李克君 申請人:自貢市嘉特?cái)?shù)控機(jī)械制造有限公司