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当前位置: 首页 > 新闻频道 > 设备改造 > 计算机数控改造工具磨床的研究
计算机数控改造工具磨床的研究
来源:中国数控机床网   发表时间:2019-3-17 16:53:00  浏览次数:
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陈兴武、高增法2(1.中国航空技术进出□福建公司,福建,福州350001;2.福州大学,福建,福州350002)机结合交流伺服电机,可使手动工具磨床经改造后实现四轴计算机数控联动加工各种复杂工具。一套简明实用的编程方法使复杂工具可以在改造后的CNC磨床上实现fl动磨削加工。仅投入少量成本。获得较高的加工精度和生产效率。

 

  我国铣刀的批贵加工主要是在手动工具磨床上进行。进n的计算机数控工具磨床价格高,主要用于少m的精度要求较高的复杂铣刀加工。本文采用Pentium微机和P80C51单片机,对国产的MQ6025A型手动工具磨床进行数控改造:通过硬件开发和软件设计,使之能够四轴联动,可用于刀具的批M数控加工。

  1改造方案1.1 MQ6025A型手动工具磨床结构如下是4mm/转,选用传动比是4:5的同步传动带,那么所实现的X、Y、Z直线移动坐标的脉冲当量是:X、Y、Z轴:1的蜗杆蜗轮副和1:2的同步齿带,那么A回转袖的脉冲当量是:A轴的脉2机械机构设计2.1导轨改造2-1-1纵轴X的导轨改造。改造前后的导轨结构如。

  便,但容易飘动,运动精度差,承载能力小。现取掉V―平面导轨,去垫块m、iv与上滑板的相重叠部分,装入垫块I、I、n、iv.再把滚动导轨副HJG―D25装在对应的垫块之上。经过这样改造后,整个纵导轨向上提高了约50mm.其余尺寸保持不变。

  2.1.2横轴Z的改造。方法与纵铀X的改造相同,只是使用的垫块的高度较小些,避免上提整个横滑板的位置。其余不予重述。

  2.1.3立轴Y.立轴Y是圆导轨结构,不作改动。

  2.2传动机构改造2.2.1纵轴X的传动机构改造。纵轴X的传动原是齿轮齿条副结构,现拆去齿轮齿条及其垫块。改装支座A、B、C,切去相重叠部分,再装上滚珠丝在滚珠丝杠端部加装同步齿轮1、2.同步齿带及交流伺服电机MANA2. 5kW,如所示,即可实现纵轴X的驱动。

  2.2.2横轴Z的传动机构改造。横轴Z原是滑动丝杠传动结构。只要在原位置上选用大小相当的滚珠丝杠代替即可。加装同步齿带传动副及步进电机的方法与纵轴相同。

  2.2.3立轴Y的传动机构改造。MQ6025A磨床上的垂直圆导轨的传动机构如所示。

  一'对手轮经过一对齿轮传动一对蜗杠蜗轮居IJ,再传动滚珠丝杠,使圆导轨上下运动。在滚珠丝杠上装一超越离合器,使磨头上升时。超越离合器上平面轴承滚动,作滚动磨擦运动,减小阻力;而当磨头下降时,改平面轴承失去作用,作平面滑动磨擦,该轴的零位开关的通断状态。对于步距控制。通过判断丨的状态组合,即可发出不同的步距控制I.用于调试或试磨。

  达到上升与下降时驱动力均衡。

  现采用高精度的滚珠丝杠取代原来精度较差的原丝杠,保留超越离合器结构,拆去齿轮、蜗杠蜗轮等传动机构,代之以同步齿带传动副,再加装交流伺服电机驱动。电机输出轴上带有报闸,可使步进电机断电时,抱紧电机主轴,避免磨头因自重而下掉。

  2.3加装计算机数控回转轴A在工作台左端零点位置加装一计算机数控回转台FK15110,校准回转轴A与纵、横向的平行度即可。

  该回转头是交流伺服电机直接驱动变位螺距的蜗杠蜗轮副,传动标准的工件夹头的夹座,实现无间隙回转。其分度精度可达60",重复精度是7. 5",满足工作需要。回转头可与46巴的压缩空气连接,完成工件夹头的夹紧与脱开,方便工件的装夹。

  3计算机数控装置的研制通过扩展的I/O口,检测并控制加工过程中各种信号的输入输出。今采用型号为8243的I/O芯片,扩展主机的I/O口如所示。

  口,可程序设定其为输入口或输出口操作。读数后呈高阻状态;写出后可低阻锁存输出。且口上的数据可与内部累加器进行逻辑“与”、“或”操作,结果存于对应口上。8243芯片的每条I/O线都可设定为输入或输出信号线,用于接受或发送控制信号。对于各轴的零位信号,通过判断其高低状态,可以确定4系统功能为确保改造后的数控磨床,能够适应常见铣刀的磨削加工,设计三种工作状态如下:停止状态。按亮停止键,可向单片机输入程序数据,修改参数等。CPU可进行计算和处理操作。

  手动状态。按亮手动键,可手动控制四轴运动,完成手动磨削加工。也可进行预调、对刀、修磨等操作。

  自动加工状态。按亮自动加工键,CPU运行加工程序,按计算出的轨迹,控制四轴联动,完成磨削加工。在加工过程中,可按下暂停键,可暂停加工,完成必要的辅助操作后,再次按下暂停键,可使加工继续进行。

  5软件设计5.1系统程序设计根据机床所具有的3种工作状态,设计主程序如框图所示。计算机每次执行一个功能,任何一个功能执行完毕都返回主程序。

  主程序主要包括初始化设置,显示和键分析等部分。初始化主要设置单片机的初始工作状态、I/O的工作方式等,并设定地址、参数以及电机的运动参数等。显示部分用于观察操作。键分析程序用于判断是否有键按下,若有找出该键的行值,利用行值求键的编码,再按编码值求出键的入口地址,以便主程序转入该地址,执行该键功能。

  加工程序编程介绍如下。加工前,必须在主机5.2应用程序编制在本系统中,应用程序就是刀具的岑件程序。要磨削不同形状的刀具,就要编制相应的刀具程序。现以圆柱型立铣刀为例。介绍编程如下:圆柱型立铣刀主要包括圆柱刃与端面刃两种,如0所示Lf'」:0执行刀具的零件程序,并输入刀具参数。主机运行芩件程序,计兑出该刀具的点的轨迹,依次储存在内存中。加工时,计算机从起点开始依次取出相邻的下一点,求出坐标增量,用直线插补使用四轴联动,运行出该相邻两点的过渡轨迹。运行完一点后。

  再进行下一点的插补,直到完成全部的点的运行。加工程序框图见。

  在磨削加工时,每种刃又需要不同的砂轮分不同的工序才能磨出。在编制零件程序时,可以细分具体的几个操作,每个操作使用一个砂轮,完成一个工序的磨削加工,直到运行了全部操作,把全部刃都磨出为止。这些操作可以连续运行,也可以独立加工。

  现主要对圆柱型立铣刀的前刃面的磨削加工介绍编程如下,其余的刃面的编程方法相同。

  首先描绘前刃面的磨削加工轨迹如1.联动开始I五孓点坐标从菜单程序中读取丨71、F2值、设I;:点1坐忭:(FI,0,0,F2),并设置快速运动状态读入丨1及L值,计算360°*F8/L,设置点b坐标读入F9值,设置点7坐标、并设旦快速运动状。6读八齿数10值,计算360V值,设五点9坐标过1、2点,运行到对刀点3,各坐标轴运行的距离FI、F2、F3、F4参数由操作者对刀时输入。然后再进行Y轴(F5)和A轴(F6)的快速进给到4点,然后再进行一次Y轴的快速进给F7,到达起始加工点5.从5点开始X轴与A轴联动,沿刀具螺旋线方向磨出前刃面,磨削长度(x =F8)。然后Y轴快速退离F9,接着X和A轴也联动快速退离到8点。A轴根据齿数10进行等分回转,Y轴进给一F9到第二齿的磨削起始点10,10点与5点重合,循环运行5至10点的轨迹,直到把全部前刃面都磨出为止。接着判断是否需要进行粗磨或精磨循环,直至完毕。然后判断是否进行下一道操作工序的磨削,如需要,则Z轴退离F10到11点,退刀留出空间转入下一道工序的磨削;如加工完成,则从10点开始经点11、12、3退回,到14点各轴均回到机床零以上各铀运动所涉及到的参数:Fl、F2、…、F10,以及10、、12、L等,统一列成菜单形式,加前由操作者逐一输入,刀具零件程序用这些参数计算转换成各点的坐标值。存入计算机内存。磨削加工时,启动加工程序,计算机就逐点取出坐标值,作插补运动,完成磨削加工。

  OP.1对刀数值或设定值:对应的零件程序如2.刀具的零件程序是与菜单程序结合在一起的,每次操作时,都需先输入菜单程序,再运行刀具零件程序,待计算机完成计算后,即可启动磨削加工程序。

  以上介绍圆柱型立铣刀的前刃面磨削的编程方法,其他刃面的编程方法相似,不予赘述。

  6结论通过对MQ6025A型手动工具磨床的结构分析,结合当前国内现有的微机和单片机的应用,总结如下:对MQ6025型手动工具磨床进行四轴联动计算机数控改造,不仅可满足工具加工的一般需要,而且能提高加工精度,降低劳动强度,提高街道效率。

  经端口开发,作为本系统的控制。可满足工作需要,并简化了控制结构,系统工作可靠,方案可行,可使工具磨床的性能/价格比指标大幅度提高。

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