插床控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)床技術(shù)，具體涉及插床控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拉床是一種金屬切削機(jī)床，內(nèi)花鍵、單鍵和異形鍵一般采用拉床加工，加工時(shí)，工件不動(dòng)，拉刀作直線運(yùn)動(dòng)切削。由于拉床使用高速鋼拉刀一次完成加工，因此對(duì)拉床自身的精度要求較高，致使拉床的制造成本較高，因此采用拉床加工鍵槽成本較高；并且加工不同的鍵槽需要采用不同的拉刀，而拉刀是一種多齒刀具，主要采用鋼拉刀，因此需要購買并庫存較多的拉刀，進(jìn)一步導(dǎo)致鍵槽的加工成本增加。
[0003]基于以上，在小批量加工內(nèi)孔鍵槽時(shí)，常常采用插床代替拉床，由于插床加工鍵槽是逐步進(jìn)刀，因此對(duì)插床自身的精度要求較低，插床制造成本低，用于加工內(nèi)孔鍵槽時(shí)，可降低內(nèi)孔鍵槽的加工成本。插床是利用插刀的豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)插削鍵槽和型孔的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床?，F(xiàn)有的插床，插刀一般只能做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且只能插削出固定規(guī)格的鍵槽，尤其是在加工異形鍵槽時(shí)，需要多次更換插刀才能完成加工，工作效率低，實(shí)用性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種插床控制方法，以解決現(xiàn)有插床主軸通常只作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，采用同一插刀只能插削一種鍵槽的問題。
[0005]本發(fā)明方案如下:插床控制方法，包括以下步驟:
1)系統(tǒng)啟動(dòng)，滑臺(tái)在進(jìn)給伺服電機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至加工工位，插削主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至前位；
2)主軸電機(jī)帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn)，由于大齒輪上偏心連接有連桿，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，并且連桿通過導(dǎo)向塊導(dǎo)向，因此，在大齒輪的帶動(dòng)下，連桿將作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，插削主軸在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具將對(duì)鍵槽進(jìn)行切削；
3)切削完畢，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至后位完成讓刀，然后在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，插削主軸向上運(yùn)動(dòng)；
4)滑臺(tái)進(jìn)給；
5)插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至前位；
6)插削主軸在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具切削鍵槽；
7)切削完畢，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至后位完成讓刀，然后在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，插削主軸向上運(yùn)動(dòng)；
8)滑臺(tái)進(jìn)給；
9)完成一次循環(huán)動(dòng)作，進(jìn)行第二次循環(huán)插削加工，依此往復(fù)，直至完成鍵槽的插削加工。
[0006]本發(fā)明有益效果如下:通過本發(fā)明的方法，主軸不僅可上下運(yùn)動(dòng)，插削時(shí)還可進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)，通過控制滑臺(tái)的進(jìn)給量來控制鍵槽的槽深，通過控制主軸的旋轉(zhuǎn)角度可實(shí)現(xiàn)不同形狀、尺寸的鍵槽加工，因此本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)不同鍵槽的插削加工。
[0007]進(jìn)一步，為了精確控制主軸的上、下運(yùn)行位置，通過上、下止點(diǎn)開關(guān)限定主軸上、下運(yùn)行位置。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實(shí)施例插床的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1所示插床控制方法的功能模塊圖；
圖3為圖2所示插床控制方法的電路圖；
圖4為圖2所示控制系統(tǒng)的控制方法流程圖；
圖5是采用圖2實(shí)施例的插床加工出的鍵槽結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
說明書附圖1的附圖標(biāo)記包括:機(jī)床主體101、工作臺(tái)201、導(dǎo)軌301、滑臺(tái)401、進(jìn)給伺服電機(jī)501、滑臺(tái)旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)601、定位工裝701、刀具801、插削主軸901、主軸電機(jī)1001、主軸齒輪箱1101、主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)1201。
[0010]如附圖1所示的插床，機(jī)床主體的一側(cè)為與其一體的工作臺(tái)，導(dǎo)軌設(shè)置在工作臺(tái)上，滑臺(tái)置于導(dǎo)軌上并在進(jìn)給伺服電機(jī)的帶動(dòng)下可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑臺(tái)上部設(shè)置定位工裝用于裝夾帶加工零件，滑臺(tái)旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)位于工作臺(tái)的側(cè)向，用于帶動(dòng)滑臺(tái)旋轉(zhuǎn)，以便對(duì)工件進(jìn)行分度加工。機(jī)床主體的同側(cè)位于工作臺(tái)的上方設(shè)置有插削主軸，插削主軸的下端偏心安裝刀具，本實(shí)施例的刀具為普通刀片，以節(jié)約成本。
[0011]本實(shí)施例中，插削主軸既可在豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又可在水平方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)，具體是通過以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的:在機(jī)床主體的內(nèi)部設(shè)有主軸電機(jī)，主軸電機(jī)的輸出軸與主軸齒輪箱的輸入軸連接，主軸齒輪箱的輸出軸上設(shè)有一小齒輪，與該小齒輪嚙合有一大齒輪(相當(dāng)于曲柄)，在該大齒輪的盤面上偏心設(shè)置有一豎直的連桿，連桿穿過一導(dǎo)向塊，其下端與插削主軸連接。通過上述結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)插削主軸豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0012]插削主軸在水平方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)是通過下述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，在機(jī)床主體的內(nèi)部還設(shè)有主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的輸出軸與一蝸桿連接，該蝸桿與一蝸輪嗤合，上述蝸輪與插削主軸鍵連接。
[0013]本實(shí)施，插削主軸旋轉(zhuǎn)角度控制刀具切削鍵槽的寬度；滑臺(tái)通過進(jìn)給伺服電機(jī)控制進(jìn)給量，來控制鍵槽深度。
[0014]本實(shí)施例中，在插床主體上分別設(shè)有上止點(diǎn)開關(guān)和下止點(diǎn)開關(guān)，在連桿上安裝有感應(yīng)盤。
[0015]如附圖2和附圖3所示的插床控制方法，三相380V交流電源分別與電控板1、變壓器2、系統(tǒng)電源3、PLC控制系統(tǒng)5、主軸變頻器6的輸入端連接。系統(tǒng)電源3輸出DC24V給觸摸屏4提供工作電源。變壓器2輸出AC220V給A軸驅(qū)動(dòng)器7和X軸驅(qū)動(dòng)器8提供工作電源。本實(shí)施例中所述的A軸驅(qū)動(dòng)器是指驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，X軸驅(qū)動(dòng)器是指可驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)滑臺(tái)沿導(dǎo)軌運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)器。觸摸屏4與PLC控制系統(tǒng)5雙向通信。PLC控制系統(tǒng)5分別用于控制主軸變頻器6、A軸驅(qū)動(dòng)器7和X軸驅(qū)動(dòng)器8。
[0016]自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，PLC控制系統(tǒng)5向主軸變頻器6發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令，插削主軸開始上下運(yùn)動(dòng)，下止點(diǎn)開關(guān)9收到信號(hào)反饋至PLC控制系統(tǒng)5，PLC控制系統(tǒng)5發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令分別至A軸驅(qū)動(dòng)器7和X軸驅(qū)動(dòng)器8。A軸驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)11旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)插削主軸沿順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，插削鍵槽。A軸編碼器13將A軸位置反饋至A軸驅(qū)動(dòng)器
7。X軸驅(qū)動(dòng)器8驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服電機(jī)12旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑臺(tái)沿導(dǎo)軌移動(dòng)。X軸編碼器14將X軸位置反饋至X軸驅(qū)動(dòng)器8。A軸驅(qū)動(dòng)器7和X軸驅(qū)動(dòng)器8將信號(hào)反饋至PLC控制系統(tǒng)5。
[0017]如圖4所示的插床控制方法的控制方法，包括以下步驟:
1)系統(tǒng)啟動(dòng)，滑臺(tái)在進(jìn)給伺服電機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至加工工位，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至前位，本實(shí)施例所說的前位是指刀具處于切削位置；
2)主軸電機(jī)帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn)，由于大齒輪上偏心連接有連桿，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，并且連桿通過導(dǎo)向塊導(dǎo)向，因此，在大齒輪的帶動(dòng)下，連桿將作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本步中，插削主軸在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具將對(duì)鍵槽進(jìn)行切削；
3)當(dāng)插削主軸下降至下止點(diǎn)開關(guān)處時(shí)，切削完畢，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至后位完成讓刀。本實(shí)施例中的后位即讓刀位置，此位置在刀具退刀時(shí)不會(huì)對(duì)切削面產(chǎn)生影響。然后在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，插削主軸向上運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)開關(guān)處；
4)滑臺(tái)進(jìn)給；
5)插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至前位；
6)插削主軸在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具切削鍵槽；
7)下降到下止點(diǎn)開關(guān)處后切削完畢，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至后位完成讓刀，然后在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，插削主軸向上運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)開關(guān)處；
8)滑臺(tái)進(jìn)給；
9)完成一次循環(huán)動(dòng)作，進(jìn)行第二次循環(huán)插削加工，依此往復(fù)。
[0018]本實(shí)施例中，第二次動(dòng)作同樣與第一次相同，但在第一次的基礎(chǔ)上刀具的旋轉(zhuǎn)角度遞減，依次類推至第η次完成鍵槽倒角加工；第η+1次至η+η次與上述第η次運(yùn)行軌跡保持一致不再變化，直至完成鍵槽加工，配合滑臺(tái)的旋轉(zhuǎn)即可完成零件上所有鍵槽的加工。
[0019]如圖5所示為通過本實(shí)施例的方法加工處的鍵槽1301。
[0020]以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.插床控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)系統(tǒng)啟動(dòng)，滑臺(tái)在進(jìn)給伺服電機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至加工工位，插削主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至前位； 2)主軸電機(jī)帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn)，由于大齒輪上偏心連接有連桿，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，并且連桿通過導(dǎo)向塊導(dǎo)向，因此，在大齒輪的帶動(dòng)下，連桿將作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，插削主軸在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具將對(duì)鍵槽進(jìn)行切削； 3)切削完畢，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至后位完成讓刀，然后在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，插削主軸向上運(yùn)動(dòng)； 4)滑臺(tái)進(jìn)給； 5)插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至前位； 6)插削主軸在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具切削鍵槽； 7)切削完畢，插削主軸在主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)至后位完成讓刀，然后在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，插削主軸向上運(yùn)動(dòng)； 8)滑臺(tái)進(jìn)給； 9)完成一次循環(huán)動(dòng)作，進(jìn)行第二次循環(huán)插削加工，依此往復(fù)，直至完成鍵槽的插削加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插床控制方法，其特征在于，通過上、下止點(diǎn)開關(guān)限定主軸上、下運(yùn)行位置。
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種插床控制方法，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，PLC控制系統(tǒng)向主軸變頻器發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令，插削主軸開始上下運(yùn)動(dòng)，PLC控制系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令分別至A軸驅(qū)動(dòng)器和X軸驅(qū)動(dòng)器。A軸驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)插削主軸沿順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，插削鍵槽。A軸編碼器將A軸位置反饋至A軸驅(qū)動(dòng)器。X軸驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑臺(tái)沿導(dǎo)軌移動(dòng)。X軸編碼器將X軸位置反饋至X軸驅(qū)動(dòng)器。A軸驅(qū)動(dòng)器和X軸驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)反饋至PLC控制系統(tǒng)。本發(fā)明主軸不僅可上下運(yùn)動(dòng)，插削時(shí)還可進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)，通過上述插削動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)不同鍵槽的插削加工。
【IPC分類】B23D3-02
【公開號(hào)】CN104841996
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510294834
【發(fā)明人】傅傳明, 馬良, 高小平, 鄒錢生
【申請(qǐng)人】重慶富川古圣機(jī)電有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日