專利名稱：激光測(cè)量、數(shù)控精密自動(dòng)切削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于曲面工件加工的激光測(cè)量、數(shù)控精密自動(dòng)切削裝置。
目前，由于現(xiàn)有的切削裝置缺乏自動(dòng)測(cè)量加工控制的手段，因而在加工曲面工件時(shí)普遍存在既不準(zhǔn)確又不經(jīng)濟(jì)的弊病。例如，C8011B車輪車床就是按照人工測(cè)量和仿形樣板定下的進(jìn)給切削量，由手動(dòng)進(jìn)刀來(lái)修復(fù)火車輪的。因此，常使火車輪的切削量額外增加，從而導(dǎo)致火車輪的使用壽命大大縮短，因?yàn)榛疖囕喌闹睆矫繙p少一厘米就少跑70-80萬(wàn)公里，經(jīng)濟(jì)損失慘重。
本實(shí)用新型的目的是提供一種激光測(cè)量、數(shù)控精密自動(dòng)切削裝置，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)切削法來(lái)制造或修復(fù)具有曲面的工件。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括切削機(jī)床、激光器和控制柜；激光器箱體內(nèi)折形排列裝有激光頭、箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)，激光頭與箱體絕緣；激光器裝在切削機(jī)床的刀架旁，激光頭和機(jī)床伺服電機(jī)以電纜連接控制柜內(nèi)的智能控制電路；智能控制電路包括機(jī)床繼電控制電路、激光檢測(cè)電路和伺服控制電路，它們與PC總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)即工控機(jī)接口相連。
本實(shí)用新型的工作原理是先由激光器掃描工件，再由工控機(jī)將掃描結(jié)果與內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合比較，并分別計(jì)算出預(yù)置曲線、最優(yōu)曲線和經(jīng)濟(jì)曲線的加工量供操作者選擇，然后根據(jù)操作者的選擇自動(dòng)進(jìn)行數(shù)控加工，加工完畢自動(dòng)退到指定位置等待下次加工。
本實(shí)用新型具有以下主要優(yōu)點(diǎn)大大提高了設(shè)備的加工性能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和數(shù)控加工；使制造和修復(fù)各種曲面工件的工藝變得簡(jiǎn)單；在保證產(chǎn)品質(zhì)量和使用價(jià)值的前提下，能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)加工。
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中控制柜3內(nèi)的智能控制電路方框圖。
圖3是圖1中激光器2結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖5是本實(shí)用新型使用狀態(tài)示意圖。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括切削機(jī)床1、激光器2和控制柜3，激光器裝在切削機(jī)床的刀架旁。
如圖2所示，控制柜內(nèi)設(shè)有智能控制電路，該電路包括機(jī)床繼電控制電路、激光檢測(cè)電路和伺服控制電路，它們與PC總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)即工控機(jī)的接口相連。其中，機(jī)床繼電控制電路是由PLC可編程控制器控制的電路，它將開(kāi)關(guān)信號(hào)由多路I/O接口輸入到工控機(jī)中去，PLC可編程控制器可用日本三菱公司F系列產(chǎn)品。PLC的任務(wù)是一是根據(jù)控制面板上的控制指令控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和電磁閥、電磁離合器、激光器的通斷狀態(tài)；二是監(jiān)視各種極限開(kāi)關(guān)、油壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)和各種繼電器的工作狀態(tài)，并將整機(jī)工作狀態(tài)用指示燈顯示在控制面板上；三是將控制面板上控制伺服狀態(tài)的指令信號(hào)，通過(guò)PLC隔離重組后輸入工控機(jī)的輸入卡，以減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的干擾和輸入卡的端子數(shù)。此外，PLC還可以根據(jù)工控機(jī)和伺服裝置的故障指令及外部的極限故障，及時(shí)切斷電源，以保護(hù)設(shè)備不受損壞。
激光檢測(cè)電路工作由激光器完成。激光器內(nèi)的激光頭12(圖4)可采用日本松下公司的產(chǎn)品，其由控制器和激光傳感器組成。ANR1215激光傳感器的測(cè)距范圍在80-180mm，所以在使用時(shí)，必須將工件與激光器之間的距離進(jìn)行控制，以確保在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行檢查。該電路將檢測(cè)信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換接口輸入到工控機(jī)中去。
伺服控制電路與工控機(jī)構(gòu)成數(shù)控加工電路。伺服控制電路中，設(shè)有伺服控制器，以標(biāo)準(zhǔn)電纜連接伺服電機(jī)，并將伺服狀態(tài)信號(hào)由伺服驅(qū)動(dòng)器接口輸入到工控機(jī)中去。伺服控制器可采用西門子公司SIMODRIVE6SN11-A系列產(chǎn)品，例如PCL-832型號(hào)工控機(jī)可采用臺(tái)灣研華牌產(chǎn)品，其有PCL-6147L系統(tǒng)板和內(nèi)部存貯器512KB。顯示系統(tǒng)可由VGA彩色顯示卡和彩色顯示器組成，具有640×480象素的圖形分辨率。工控機(jī)的工作原理是通過(guò)伺服控制器控制伺服電機(jī)運(yùn)行；通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換卡將激光器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)I/O接口板將控制面板、PLC可編程控制器和零點(diǎn)檢測(cè)開(kāi)關(guān)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到工控機(jī)中去，使工控機(jī)按控制指令執(zhí)行相應(yīng)的程序，同時(shí)將整機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)通過(guò)顯示器在熒光屏上供操作者監(jiān)視。
激光器的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示其箱體4上面有與之螺釘相連的大蓋16和小蓋23，兩蓋結(jié)合處以交錯(cuò)咬合相連，這樣可避免灰塵落入箱內(nèi)，螺釘可選用內(nèi)六角螺釘17。在箱體右側(cè)方設(shè)有箱門9，此門有2個(gè)鉸接耳8，其中1個(gè)鉸接耳供門鉸軸11由其穿連小蓋和箱體底板，從而使箱門與箱體鉸接，門鉸軸可以是螺栓；另1個(gè)鉸接耳可作為箱門與連桿21的鉸接部件，其鉸軸可用螺釘10。在箱體腔內(nèi)，曲折隔開(kāi)排列有激光頭12和箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)。通過(guò)2個(gè)套有絕緣套5的內(nèi)六角螺釘，將激光頭固定在箱體側(cè)壁上。在激光頭和箱壁之間設(shè)有絕緣墊6，它與絕緣套的作用是保證激光頭與箱體絕緣。激光頭的軸線與水平線的夾角α1可以是30°。激光頭可由電纜18連接控制柜內(nèi)的電路。
箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)包括開(kāi)門、關(guān)門機(jī)構(gòu)，箱門開(kāi)度α2設(shè)計(jì)為45°(如圖3右側(cè)虛線所示)。在開(kāi)門機(jī)構(gòu)中設(shè)有與箱門鉸接的連桿21，此桿另一端即左端通過(guò)與銜鐵14鉸接的接頭20螺紋相連，銜鐵裝在電磁鐵15的線圈內(nèi)。鉸軸13上套有隔套19，以利銜鐵與接頭穩(wěn)固連接。在關(guān)門機(jī)構(gòu)中；設(shè)有扭簧22，套在門鉸軸11上，其支承臂板于箱體立柱7上。箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)工作原理是在電磁鐵作用下，銜鐵縮回，使連桿拉開(kāi)箱門，于是激光頭可向工件發(fā)射激光32。反之，在扭簧彈力作用下，銜鐵和連桿伸出，使箱門關(guān)上。
上述切削機(jī)床1是原始加工機(jī)床，可以是車床、銑床，刨床或其它種機(jī)床。本實(shí)施例給出的是經(jīng)改造后的C8011B車輪車床(如圖5所示)，該車床是一種專用于火車輪對(duì)修復(fù)的設(shè)備激光器2裝在刀架旁，以電纜18連接控制柜3。該車床刀架上設(shè)有X向坐標(biāo)極限開(kāi)關(guān)24、Z向坐標(biāo)極限開(kāi)關(guān)25、伺服電機(jī)27、Z向坐標(biāo)原點(diǎn)28、X向坐標(biāo)原點(diǎn)29、工件軸向定位測(cè)頭30、車刀31和工件33(即火車車輪)。伺服電機(jī)可選用西門子驅(qū)動(dòng)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其以電纜連接控制柜。序號(hào)26是總電纜。為了使附圖簡(jiǎn)潔，除控制柜外，圖中部件僅畫了一半。
下面簡(jiǎn)述一下該車床的工作過(guò)程先進(jìn)行面板操作和鍵盤操作，使控制柜內(nèi)的工控機(jī)自動(dòng)進(jìn)入加工程序，于是激光器對(duì)車輪掃描、形成二維測(cè)量曲線，再經(jīng)工控機(jī)擬合比較，運(yùn)算出既準(zhǔn)確又經(jīng)濟(jì)的修復(fù)車輪的加工量供操作者選擇，然后根據(jù)操作者的選擇，車床對(duì)車輪自動(dòng)完成數(shù)控加工任務(wù)。
權(quán)利要求1.一種激光測(cè)量、數(shù)控精密自動(dòng)切削裝置，包括切削機(jī)床(1)，其特征是設(shè)有激光器(2)和控制柜(3)，前者箱體(4)內(nèi)曲折排列有激光頭(12)和箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)，激光頭與箱體絕緣，激光器裝在切削機(jī)床的刀架旁，激光頭和機(jī)床伺服電機(jī)以電纜連接控制柜內(nèi)的智能控制電路，該電路包括機(jī)床繼電控制電路、激光檢測(cè)電路和伺服控制電路，它們與PC總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)即工控機(jī)的接口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征是箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)包括開(kāi)門、關(guān)門機(jī)構(gòu)，箱門(9)開(kāi)度為45°；在開(kāi)門機(jī)構(gòu)中，設(shè)有連桿(21)，其一端與箱門鉸接，另一端通過(guò)與銜鐵(14)鉸接的接頭(20)螺紋相連，銜鐵裝在電磁鐵(15)的線圈內(nèi)；在關(guān)門機(jī)構(gòu)中，設(shè)有套在門鉸軸(11)上的扭簧(22)，其支承臂板于箱體立柱(7)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征是機(jī)床繼電控制電路是由PLC可編程控制器控制的電路，其將開(kāi)關(guān)信號(hào)由多路I/O接口輸入到工控機(jī)中去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的切削裝置，其特征是切削機(jī)床(1)是C8011B車輪車床。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的切削裝置，其特征是切削機(jī)床(1)是銑床或刨床。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征是伺服控制電路中，設(shè)有伺服控制器，以電纜連接伺服電機(jī)，并將伺服狀態(tài)信號(hào)由伺服驅(qū)動(dòng)器接口輸入到工控機(jī)中去，它們構(gòu)成數(shù)控加工電路。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于曲面工件加工的激光測(cè)量、數(shù)控精密自動(dòng)切削裝置,其包括切削機(jī)床1、激光器2和控制柜3;激光器由激光頭12和箱門自動(dòng)開(kāi)關(guān)組成,裝在機(jī)床刀架旁;激光頭和伺服電機(jī)以電纜連接控制柜;柜內(nèi)設(shè)有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和與之接口相連的機(jī)床繼電控制電路、激光檢測(cè)電路和伺服控制電路。本實(shí)用新型具有提高設(shè)備加工性能、簡(jiǎn)化加工工藝以及能對(duì)各種曲面工件實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)加工等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/18GK2378150SQ9923769
公開(kāi)日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1999年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月13日
發(fā)明者詹益清, 左智勇, 王慶, 謝科, 袁正超, 韓小平 申請(qǐng)人:武漢市青山機(jī)電廠