專利名稱：專用數(shù)控立式銑床的制作方法
技術領域：
專用數(shù)控立式銑床是一種銑削特殊形狀工件的機床，是加工凸輪特別是加工各種形狀蝸形凸輪、圓柱凸輪的機床。
蝸形凸輪、圓柱凸輪等是形狀十分復雜的空間凸輪，需要用特殊運動方式才能進行加工，采用普通機床或普通數(shù)控機床加工很困難，幾乎是不可能的，即使加工出來，加工精度也難以達到要求，目前國內尚未發(fā)現(xiàn)有此種機床生產(chǎn)，西德PRAWEMA公司的KFG500型臥式專用機床雖然能加工蝸形凸輪，但結構復雜，制造較難，成本較高。
本實用新型的目的是提供一種專用數(shù)控立式機床的技術方案，它有工件旋轉坐標(A軸)和主軸旋轉坐標(B軸)，專用于加工各種空間凸輪、結構較簡單、制造較容易，成本較低。具有普通數(shù)控立式銑床的功能。
本實用新型的實施方案是專用數(shù)控立式銑床XK5001是對江蘇南通機床廠的XK－5032數(shù)控立式銑床的改進，床身、底座、升降臺、工作臺、潤滑和冷卻部分與XK－5032基本相同，它有底座、床身、升降臺、工作臺、工件旋轉坐標(A軸)、冷卻、潤滑和電控部分。底座與床身剛性聯(lián)接，升降臺與床身前的導軌連接，手柄帶動錐齒輪及升降絲桿使升降臺沿導軌垂向移動，工作臺通過床鞍置于升降臺的水平導軌上，工件旋轉坐標及尾架置于工作臺上，控制箱和強電箱裝在床身的兩側，有CRT顯示屏的操作箱通過懸臂和轉盤與控制箱活動連接，可以任意轉動，控制系統(tǒng)有美國AROCKWELL、INTER－NATIOAL、COMPANY的A－B8400MP系統(tǒng)和帶有RS－232C接口的外部通訊設備，有六軸控制四軸聯(lián)動的功能，床身上面固定有主軸旋轉坐標(B軸)，主軸旋轉坐標旋轉軸前端與主軸本體固定連接，主軸繞旋轉軸擺動，由數(shù)控系統(tǒng)A－B8400MP控制，主軸旋轉坐標(B軸)、工件旋轉坐標(A軸)、工作臺縱向進給(X軸)和橫向進給(Y軸)四軸聯(lián)動。旋轉軸用滾珠軸承裝在主軸旋轉坐標本體內，主軸旋轉坐標旋轉軸的尾部裝有高精度蝸輪，角度檢測元件脈沖編碼器裝在伺服電機軸上，作為位置反饋(所謂半閉環(huán)控制)，B軸伺服電機通過高精度雙導程蝸桿付驅動旋轉軸。主軸的旋轉由變頻器GF控制普通異步電機無級變速，經(jīng)一對圓弧齒形帶輪減速直接驅動。工作臺X軸和Y軸由寬調速交流伺服電機帶動一對齒形帶輪和滾珠絲桿付驅動，伺服電機內軸端(尾部)裝有脈沖編碼器。主軸擺動角度為±45°。
電控部分有強電控制回路、交流控制回路、數(shù)控系統(tǒng)和主軸變頻驅動四大部分。冷卻電機M2、潤滑電機M3由交流控制回路控制啟或仃，交流控制回路同時供電給主軸變頻驅動器GF、伺服變壓器T1和控制變壓器T2，控制變壓器T2給數(shù)控系統(tǒng)電源8410PSB提拱電源，整個系統(tǒng)只用一個中間繼電器KA1，其它均由數(shù)控系統(tǒng)A－B8400MP內含可編程控制器控制。
本實用新型的主要優(yōu)點是主軸傳動用一對圓弧齒形帶輪與普通異步電機結合，效率高、轉動比準確、噪音小、傳動平穩(wěn)。主軸旋轉坐標位置反饋信息系統(tǒng)為半閉環(huán)控制，性能穩(wěn)定，精度高。利用工件旋轉坐標(A軸)、主軸旋轉坐標(B軸)和工作臺進給(X軸、Y軸)特別適用于加工形狀復雜的各種凸輪、蝸形空間凸輪和圓柱空間凸輪，由于采用了A－B8400MP數(shù)控系統(tǒng)，可控四軸聯(lián)動，為用戶提供了極為方便的編程能力，系統(tǒng)內含可編程控制器，使強電控制軟件化，省去了中間繼電器控制和大量連接線，增減功能改變軟件即可，極為方便，整機體積較小、重量較輕、制造較容易。操作比較靈活方便，定位精度及重復定位精度高，同時具有一般數(shù)控立式銑床的功能，并還有一般數(shù)控立式機床所不具有的功能，如加工任意角度的斜面、斜孔等。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明


圖1－1是專用數(shù)控立式銑床正視圖，圖中9、工作臺，10、強電箱，11、升降臺升降手柄，13、底座，14、床身，15、工件旋轉坐標(A軸)，16、顯示操作箱，17、電氣控制箱，工作臺通過床鞍置于升降臺的水平導軌上，升降臺與床身前的矩形導軌連接，通過升降臺升降手柄帶動錐齒輪及升降絲桿使升降臺沿矩形導軌垂向移動，底座與床身剛性連接，工件旋轉坐標及尾架置于工作臺上，可以裝或拆，不影響其它任何軸，控制箱和強電箱裝在床身的兩側，顯示操作箱通過懸臂和轉盤與控制箱活動連接，可任意轉動。
圖1－2是專用數(shù)控立式銑床側視圖，圖中1、水平調節(jié)螺栓，2、主軸升降調節(jié)手柄，3、主軸本體，4、矩形導軌，5、主軸旋轉坐標本體，6、異步電機，7、升降臺，8、B軸伺服電機，12、配重，底座上有4只水平調節(jié)螺栓用于調整水平，主軸升降調節(jié)手輪經(jīng)蝸輪、蝸桿帶動主軸升降齒輪實現(xiàn)主軸升降，變頻調速電機的變頻器受數(shù)控系統(tǒng)主控制器控制，采用正控制電壓值方式調速，經(jīng)一對圓弧齒形帶輪減速直接驅動主軸。
圖1－3是專用數(shù)控立式銑床傳動示圖，圖中18、齒形帶主動輪，19、主軸旋轉坐標旋轉軸，20、蝸輪，21、雙導程蝸桿，22、升降臺主動錐齒輪，23、升降臺從動錐齒輪，24、升降臺絲桿，25、升降臺螺母，26、齒形帶從動輪，27、主軸，28、主軸套筒，29、主軸升降齒輪，30、主軸升降蝸桿，31、主軸升降蝸輪，32、X軸滾珠絲桿，33、X軸齒形帶從動輪，34、X軸齒形帶主動輪，35、Y軸滾珠絲桿螺母，36、升降臺手搖軸，37、Y軸滾珠絲桿。B軸伺服電機8的伺服放大器受數(shù)控系統(tǒng)主控制器控制，通過一對高精度雙導程蝸輪(20)蝸桿(21)付驅動主軸旋轉坐標的旋轉軸19(B軸)，帶動主軸繞旋轉軸擺動，旋轉軸的尾部裝有高精度蝸輪和B軸限位開關，檢測角度的脈沖編碼器裝在伺服電機軸上，作為位置信息的反饋，構成半閉環(huán)控制，編碼器所得信息反饋給數(shù)控系統(tǒng)主控制器，并控制伺服放大器和伺服電機，提高了控制精度，五級精度的雙導程蝸輪蝸桿付是由煙臺機床附件廠生產(chǎn)的。
圖1－4是主軸旋轉坐標結構示圖，圖中38、軸承壓蓋，39、密封圈，40、外套筒，41、內套筒，42、吊環(huán)，43、軸承，44、螺母，45、緊定螺釘，46、防松壓塊，47、主軸旋轉坐標本體，48、主軸旋轉坐標旋轉軸，49、軸承，50、蝸輪箱，51、螺母，52、墊圈，53、透蓋，54、外罩，55、密封圈，56、限位開關，57、限位開關撞塊，58、罩，59、悶蓋，60，螺母，61、鍵。主軸旋轉坐標本體固定于床身上面，主軸旋轉坐標旋轉軸的前端用螺釘與主軸本體固定連接。
圖1－5是主軸結構示圖，圖中62、標尺螺桿，63、游標罩，64、軸承；
圖1－6是升降臺結構示圖，圖中65、升降臺鎖緊手柄，66、Y軸鎖緊手柄，67、Y軸進給手輪，67a、伺服電機，67b、傳動帶；
圖1－7是工作臺結構示圖，圖中68、X軸進給手柄，69、刻度盤，70、床鞍，71、X軸伺服電機，72、帶輪箱體。X軸伺服電機71為寬調速交流伺服電機，X軸伺服電機尾部裝有脈沖編碼器，構成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。編碼器的位置及速度信息送入數(shù)控系統(tǒng)主控制器。伺服電機經(jīng)內齒輪帶動滾珠絲桿付32驅動工作臺。
工件旋轉坐標(A軸)，是一個完全獨立的座標，即安裝或拆除不影響其他軸，它由寬調速交流伺服電機、數(shù)控分度頭和脈沖編碼器構成，編碼器所得位置和速度信息反饋給主控制器去控制伺服放大器和伺服電機，伺服電機通過錐齒輪和蝸輪蝸桿付驅動A軸。
冷卻系統(tǒng)由冷卻泵、出水管、回水管、開關及噴嘴組成，冷卻泵安裝在機床底座內腔里，底座內還有儲液池。
潤滑系統(tǒng)由自動間歇潤滑油泵、分油器、節(jié)流閥、油管組成，潤滑方式有自動潤滑和周期潤滑，工作臺導軌、床鞍導軌、X軸和Y軸絲杠均為自動潤滑。
圖2－1為電氣控制原理框圖，圖中OE為外部通訊設備，如IBMPC計標機等?？刂葡到y(tǒng)采用美國AROCKWELLINTERNATIONALCOM－PUNY的A－B8400MP系統(tǒng)，該系統(tǒng)有主控制器CPU／CRT、顯示器及鍵盤C／K、系統(tǒng)電源8410PSB、伺服電源與放大器1389P／1389A、伺服電機1326、輸入／輸出模板I／O、伺服變壓器T1、控制變壓器T2及編碼器U。GF為變頻器，M1為普通異步電機。
圖2－2為強電路圖，圖中QF1為總電源開關，M2是液冷電機，圖2－3是交流電源控制圖，M3是潤滑電機，圖2－4是直流電路控制圖，SB1是急停開關，F(xiàn)R1、FR2、FR3分別是M1、M2、T1的相應熱保護開關，KA1是中間繼電器，圖2－5是主軸轉向控制線路，圖2－6是伺服驅動線路，其中每個軸一個1389－A伺服放大單元和1326伺服電機，主控制器的驅動端dr0、dr1、dr2、dr3、dr5、分別對應X、Y、Z、A、B軸，F(xiàn)BR為測速引線端，PWR為電機引線端。圖2－7是編碼器接線圖，其中引線端Fb0、Fb1、Fb2、Fb3、Fb5分別對應X、Y、Z、A、B軸，圖2－8是主軸驅動圖。8410PSB系統(tǒng)電源向主控制器CPU／CRT提供＋5V、＋15V、－15V及向輸入／輸出模板I／O提供＋5V電源，8410PSB還提供＋24V給直流控制電路，CPU與CRT接口P1與P2的兩兩對應連接，CRT接口P6、P7及CPU接口連到I／O，CRT接口P1接到C／K的相應插孔，C／K的接口P7連到I／O，電手輪連到CRT的Fb6。圖2－9是操作面板圖。
系統(tǒng)動作過程通常情況QF2和QF3處于閉合狀態(tài)，接通總電源開關QF1后，系統(tǒng)自行診斷，若一切正常，幾秒鐘后可進入正常工作，按EXIT鍵，鍵入用戶碼，拉出急停開關SB1，KA1和KM1得電，完成伺服啟動，允許主軸轉動，同時液冷電機、潤滑電機運轉；按進急停開關，伺服系統(tǒng)斷開，主軸停轉，處于急停狀態(tài)。
權利要求1.專用數(shù)控立式銑床有底坐、床身、升降臺、工作臺、工件旋轉坐標、冷卻、潤滑和電控部分，底坐與床身剛性連接，升降臺與床身前的導軌連接，工作臺通過床鞍置于升降臺的水平導軌上，工件旋轉坐標及尾架置于工作臺上，控制箱和強電箱裝在床身的兩側，有CRT顯示屏的操作箱用懸臂和轉盤與控制箱活動連接，數(shù)控系統(tǒng)有美國A-B8400MP和帶有RS-232接口的外部設備，其特征是床身上面固定有主軸旋轉坐標，主軸旋轉坐標旋轉軸前端與主軸本體固定連接，主軸繞旋轉軸擺動，由數(shù)控系統(tǒng)A-B8400MP控制，主軸旋轉坐標、工件旋轉坐標、工作臺縱向進給與橫向進給四軸聯(lián)動。
2.按照權利要求1所述的專用數(shù)控立式銑床，其特征是旋轉軸用滾珠軸承裝在主軸旋轉坐標本體內，主軸旋轉坐標旋轉軸的尾部裝有高精度蝸輪，角度驗測元件脈沖編碼器裝在伺服電機軸上，B軸伺服電機通過高精度雙導程蝸桿付驅動旋轉軸。
3.按照權利要求1所述的專用數(shù)控立式銑床，其特征是主軸的旋轉由變頻器GF控制普通異步電機無級變速，經(jīng)一對圓弧齒形帶輪減速直接驅動。
4.按照權利要求1所述的專用數(shù)控立式銑床，其特征是主軸擺動角度為±45°。
專利摘要專用數(shù)控立式銑床是一種銑削特殊形狀工作的機床，是加工凸輪特別是加工各種高精度蝸形凸輪、圓柱凸輪的機床。它有工件旋轉坐標和主軸旋轉坐標，主軸旋轉坐標固定在床身上，主軸旋轉坐標轉軸(B軸)首端與主軸本體固定連接，主軸繞轉軸擺動。主軸旋轉坐標、工件旋轉坐標、工作臺縱向進給和橫向進給四軸聯(lián)動，采用美國A-B8400MP數(shù)控系統(tǒng)，專用于加工各種空間凸輪，結構較簡單、制作較容易、成本較低，同時具有普通數(shù)控立式銑床的功能。
文檔編號B23C3/00GK2129191SQ9221361
公開日1993年4月7日 申請日期1992年4月9日 優(yōu)先權日1992年4月9日
發(fā)明者劉昌祺, 周蘭泉, 江寶雄, 朱玲, 劉興國, 陳立群, 彭國勛, 柴逸永, 李樹明, 陳強, 袁太炎, 金立中, 曹巨江, 徐建南, 劉書平 申請人:南通機床廠, 西北輕工業(yè)學院