CN101007360A - 用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轧辊辊面花纹加工技术领域，特别是一种用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床及其操作方法，包括数控装置，动力系统，由并列设置的机床工作台和机床导轨及安装在此机床导轨上的圆铣刀驱动机构，设在机床工作台上的左、右滚轮支架，左、右滚轮支架两侧的电磁锁紧器，工作台中的分度机构，挂轮架，左机床尾座，右机床尾座，设在数控装置内的控制软件。操作方法用按C轴或者按Z轴进行铣削花纹。本发明开发出一种全新的专用数控机床，可以实现X轴、C轴、Z轴三个方向的数字控制。实现加工轧辊辊面花纹的全自动化。所加工轧辊辊面花纹表观质量好，生产效率高，工人劳动强度低，操作简单，设备费降低80－90％，工作效率提高一倍以上。

Description

用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床及其操作方法

技术领域

本发明涉及轧辊辊面花纹加工技术领域，特别是一种用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床及其操作方法。

背景技术

轧制各种带花纹的防滑走台钢板，需要在轧辊辊面上加工出设计要求的各种成形图案。目前用于加工轧辊辊面花纹的方法是用普通机床一个花纹一个花纹地加工。这种方法不仅加工效率极低，而且加工精确度差。用这样的方法加工出的轧辊所轧制的防滑走台钢板花纹不均匀，表观质量差，难以满足市场的需求。用大型镗铣组合机床加工加工轧辊辊面花纹需要大量投资。数控机床技术的日益成熟为解决这个问题提供了很好的途径。利用数控机床能够补偿机床机械系统的累积误差和刀具磨损所造成的误差，从而保证机床能够加工出具有很高精度的产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种将数控机床技术和加工轧辊辊面花纹的专用机床结合起来组成用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床。

本发明的另一个目的是提供一种用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床操作方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

按照本发明的一种用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，包括数控装置，机床动力系统，其特征在于由并列设置的机床工作台和机床导轨及安装在此机床导轨上的圆铣刀驱动机构，设在机床工作台上的左、右滚轮支架，设在机床工作台上的左、右滚轮支架两侧的电磁锁紧器，设在机床工作台中的分度机构，设在机床工作台上的左滚轮支架左侧的左机床尾座，设在右滚轮架右侧的右机床尾座，设在机床工作台上的电磁锁紧器和机床尾座之间的分度机构的挂轮架，设在数控装置内的控制软件所组成。滚轮支架能保证工件作回转运动；尾座用于防止工件轴向移动；电磁锁紧器在工件被加工时将其锁紧，分度时电磁锁紧器打开，工件可以回转，在转过360°时，数控装置的显示屏显示出360°。据此可以任意分度，并且分度精度很高。

所述的铣刀驱动机构由上下依次连接的动力头机构，中拖板横向移动机构，溜板纵向移动机构所组成，安装圆铣刀的刀盘与动力头机构相连接。

所述的溜板纵向移动机构由步进电机--减速机，连接在减速机输出轴上的与溜板相啮合的丝杠所组成，形成Z轴移动机构，溜板和机床导轨作滑动配合。此机构使溜板纵向按给定数据作间歇等值移动。

所述的动力头机构由电动机-直联摆线减速机、减速齿轮机构及与电动机相连接的变频器所组成，齿轮减速机构的输出轴与所述的圆铣刀的刀盘相连接。此动力头机构用于提供铣削动力，变换铣刀的铣削方向，和切削深度。

所述的中拖板横向移动机构由步进电机--减速机，连接在减速机输出轴上的与中拖板相连接的蜗轮蜗杆机构所组成，形成X轴移动机构，中拖板与溜板作滑动连接。用于保证动力头按一定的吃刀量铣削工件，一旦完成工作，使中拖板(铣刀)快速退离工件。

所述的分度机构由步进电机、减速机、两级齿轮减速机构与挂轮架所组成，其第二级齿轮减速机构与挂轮架的外齿圈相啮合，形成C轴传动机构。

所述的数控装置由开关电源，数控主机，分别与此开关电源以及连接数控主机与动力头机构、C轴传动机构、X轴移动机构、Z轴移动机构、电磁锁紧器的控制器的串行接口电路所组成。

所述的数控主机为西门子数控主机系统，动力头机构的变频器为440变频器。

所述的溜板纵向移动机构即Z轴移动机构的电动机采用18NM步进电机，所述的中拖板横向移动机构即X轴移动机构的步进电机采用12NM步进电机，所述的分度机构即C轴传动机构的步进电机采用25NM步进电机。

一种用于操作所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床的操作方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将轧辊架到机床工作台上的左、右滚轮支架上，启动数控装置，锁紧电磁锁紧器，

2)找到本专用数控机床的工作零点，将铣刀的工件工作点移动到工作零点，在数控装置内的控制软件的控制下，选用按工件圆周方向即C轴方向进行铣削花纹或者按工件轴向即Z轴方向进行铣削花纹：按C轴方向进行铣削花纹：

a)根据花纹的尺寸要求，使工件径向即X轴横向移动进给一定的尺寸，进行铣削，铣削完此花纹后使X轴退出相同的尺寸，打开电磁锁紧器，将C轴转动一个花纹尺寸所要求的角度后，锁紧电磁锁紧器，

b)重复执行a)步骤，直到C轴转动一周360°，

c)数控装置的显示屏显示出360°后，根据花纹的尺寸要求，使Z轴纵向移动一定的尺寸，重复执行a)、b)两步骤，直到Z轴方向移动到辊身的另一头，完成整个轧辊的铣削花纹过程，

按Z轴方向进行铣削花纹：

a)根据花纹的尺寸要求，使X轴横向移动进给一定的尺寸，进行铣削，铣削完此花纹后使X轴退出相同的尺寸，沿Z轴方向移动一个花纹尺寸所要求的距离后，

b)重复执行a)步骤，直到Z轴移动到辊身的另一头，

c)打开电磁锁紧器，根据花纹的尺寸要求，将C轴转动一个花纹尺寸所要求的角度后，锁紧电磁锁紧器，重复执行a)、b)两步骤，直到C轴转动一周360°，数控装置的显示屏显示出360°后完成整个轧辊的铣削花纹过程。

本发明将数控机床技术应用于加工轧辊辊面花纹，开发出一种全新的专用数控机床，可以实现X轴、C轴、Z轴三个方向铣削的数字控制。所铣削的花纹既可以单个的图案，也可以是连续的图案，例如龙形图案。X轴和Z轴、动力头可以单独转动，也可以协同配合转动，以便铣削出各种不同类型的花纹。实现了专用数控机床加工轧辊轧面花纹的全自动化。与常规方法相比，用本发明的设备和方法所加工轧辊轧面花纹表观质量好，生产效率高，工人劳第强度低，操作简单。与现在的用大型镗铣组合机床加工加工轧辊辊面花纹的方法相比，设备投资费可降低80-90％，工作效率提高一倍以上。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的后视图。

图4为圆铣刀驱动机构结构示意图。

图5为图4的N-N向结构剖示图。

图6为本发明的控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3所示，按照本发明的一种用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，包括数控装置3，机床动力系统，其特征在于由并列设置的机床工作台1和机床导轨10，安装在此机床导轨10上的圆铣刀驱动机构，设在机床工作台1上的左、右滚轮支架4、8，设在机床工作台1上的左、右滚轮支架4、8两侧的电磁锁紧器19、20，设在机床工作台1中的分度机构，设在机床工作台1上的左滚轮支架4左侧的左机床尾座2，设在右滚轮支架8右侧的右机床尾座9，设在机床工作台1上的电磁锁紧器19和左机床尾座2之间的分度机构的挂轮架22，设在数控装置3内的控制软件所组成。

如图4、图5所示，所述的铣刀驱动机构由上下依次连接的动力头机构6，中拖板横向进刀机构5，溜板纵向进刀机构7所组成，圆铣刀17的刀盘18与动力头机构6相连接。

所述的溜板纵向进刀机构7由步进电机--减速机11，连接在减速机输出轴12上的与溜板13相啮合的丝杠14所组成，形成Z轴传动机构，溜板13和机床导轨10作滑动配合。

所述的动力头机构6由电动机-直联摆线减速机15、减速齿轮机构16及与电动机相连接的变频器所组成，齿轮减速机构16的输出轴与所述的圆铣刀17的刀盘18相连接。

所述的中拖板横向进刀机构5由步进电机--减速机25，连接在减速机输出轴26上的与中拖板27相连接的蜗轮蜗杆机构28所组成，形成X轴传动机构，中拖板27与溜板13作滑动连接。

所述的分度机构由步进电机--减速机23、和两级齿轮减速机构24与挂轮架22所组成，其第二级齿轮减速机构与挂轮架22的外齿圈相啮合，形成C轴传动机构。

如图6所示，所述的数控装置3由开关电源29，数控主机31，分别将此开关电源29、数控主机31与动力头机构6电动机-减速机15、C轴传动机构步进电机--减速机23、X轴传动机构步进电机--减速机11、Z轴传动机构步进电机--减速机25、电磁锁紧器的控制器30相连接的的串行接口电路所组成。

所述的数控主机为西门子数控主机系统，动力头机构的变频器为440变频器。

所述的溜板纵向进刀机构即Z轴传动机构的电动机采用18NM步进电机，所述的中拖板横向进刀机构即X轴传动机构的步进电机采用12NM步进电机，所述的分度机构即C轴传动机构的步进电机采用25NM步进电机。

一种用于操作所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床的操作方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将轧辊32架到机床工作台1上的左、右滚轮支架4、8上，启动数控装置3，锁紧电磁锁紧器19、20，

2)找到本专用数控机床的工作零点，将铣刀的工件工作点移动到工作零点，在数控装置内的控制软件的控制下，选用按工件圆周方向即C轴方向进行铣削花纹或者按工件轴向即Z轴方向进行铣削花纹：按C轴方向进行铣削花纹：

a)根据花纹的尺寸要求，使工件径向即X轴横向移动进给一定的尺寸，进行铣削，铣削完此花纹后使X轴退出相同的尺寸，打开电磁锁紧器，将C轴转动一个花纹尺寸所要求的角度后，锁紧电磁锁紧器，

b)重复执行a)步骤，直到C轴转动一周360°，

c)数控装置的显示屏显示出360°后，根据花纹的尺寸要求，使Z轴纵向移动一定的尺寸，重复执行a)、b)两步骤，直到Z轴方向移动到辊身的另一头，完成整个轧辊的铣削花纹过程，

按Z轴方向进行铣削花纹：

a)根据花纹的尺寸要求，使X轴横向移动进给一定的尺寸，进行铣削，铣削完此花纹后使X轴退出相同的尺寸，沿Z轴方向移动一个花纹尺寸所要求的距离后，

b)重复执行a)步骤，直到Z轴移动到辊身的另一头，

c)打开电磁锁紧器，根据花纹的尺寸要求，将C轴转动一个花纹尺寸所要求的角度后，锁紧电磁锁紧器，重复执行a)、b)两步骤，直到C轴转动一周360°，数控装置的显示屏显示出360°后完成整个轧辊的铣削花纹过程。

也可以采用其它实施方式达到相同效果。

本发明将数控机床技术应用于加工轧辊辊面花纹，开发出一种全新的专用数控机床，可以实现X轴、C轴、Z轴三个方向的数字控制。实现专用数控机床加工轧辊轧面花纹的全自动化。与常规方法相比，用本发明的设备和方法所加工轧辊辊面花纹表观质量好，生产效率高，工人劳第强度低，操作简单。与现在的用大型镗铣组合机床加工加工轧辊辊面花纹的方法相比，设备投资费可降低80-90％，工作效率提高一倍以上。

Claims (10)

1、一种用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，包括数控装置，机床动力系统，其特征在于由并列设置的机床工作台和机床导轨及安装在此机床导轨上的圆铣刀驱动机构，设在机床工作台上的左、右滚轮支架，设在机床工作台上的左、右滚轮支架两侧的电磁锁紧器，设在机床工作台中的分度机构，设在机床工作台上的左滚轮支架左侧的左机床尾座，设在右滚轮架右侧的右机床尾座，设在机床工作台上的电磁锁紧器和机床尾座之间的分度机构的挂轮架，设在数控装置内的控制软件所组成。

2、根据权利要求1所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的铣刀驱动机构由上下依次连接的动力头机构，中拖板横向移动机构，溜板纵向移动机构所组成，安装圆铣刀的刀盘与动力头机构相连接。

3、根据权利要求2所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的溜板纵向移动机构由步进电机--减速机，连接在减速机输出轴上的与溜板相啮合的丝杠所组成，形成Z轴移动机构，溜板和机床导轨作滑动配合。

4、根据权利要求2所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的动力头机构由电动机-直联摆线减速机、减速齿轮机构及与电动机相连接的变频器所组成，齿轮减速机构的输出轴与所述的圆铣刀的刀盘相连接。

5、根据权利要求2所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的中拖板横向移动机构由步进电机--减速机，连接在减速机输出轴上的与中拖板相连接的蜗轮蜗杆机构所组成，形成X轴移动机构，中拖板与溜板作滑动连接。

6、根据权利要求1所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，  其特征在于所述的分度机构由步进电机、减速机、两级齿轮减速机构与挂轮架所组成，其第二级齿轮减速机构与挂轮架的外齿圈相啮合，形成C轴传动机构。

7、根据权利要求1所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的数控装置由开关电源，数控主机，分别与此开关电源以及连接数控主机与动力头机构、C轴传动机构、X轴移动机构、Z轴移动机构、电磁锁紧器的控制器的串行接口电路所组成。

8、根据权利要求7所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的数控主机为西门子数控主机系统，动力头机构的变频器为440变频器。

9、根据权利要求1所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床，其特征在于所述的溜板纵向移动机构即Z轴移动机构的电动机采用18NM步进电机，所述的中拖板横向移动机构即X轴移动机构的步进电机采用12NM步进电机，所述的分度机构即C轴传动机构的步进电机采用25NM步进电机。

10、一种用于操作权利要求1所述的用于加工轧辊辊面花纹的专用数控机床的操作方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将轧辊架到机床工作台上的左、右滚轮支架上，启动数控装置，锁紧电磁锁紧器，

2)找到本专用数控机床的工作零点，将铣刀的工件工作点移动到工作零点，在数控装置内的控制软件的控制下，选用按工件圆周方向即C轴方向进行铣削花纹或者按工件轴向即Z轴方向进行铣削花纹：按C轴方向进行铣削花纹：

a)根据花纹的尺寸要求，使工件径向即X轴横向移动进给一定的尺寸，进行铣削，铣削完此花纹后使X轴退出相同的尺寸，打开电磁锁紧器，将C轴转动一个花纹尺寸所要求的角度后，锁紧电磁锁紧器，

b)重复执行a)步骤，直到C轴转动一周360°，

c)数控装置的显示屏显示出360°后，根据花纹的尺寸要求，使Z轴纵向移动一定的尺寸，重复执行a)、b)两步骤，直到Z轴方向移动到辊身的另一头，完成整个轧辊的铣削花纹过程，

按Z轴方向进行铣削花纹：

a)根据花纹的尺寸要求，使X轴横向移动进给一定的尺寸，进行铣削，铣削完此花纹后使X轴退出相同的尺寸，沿Z轴方向移动一个花纹尺寸所要求的距离后，

b)重复执行a)步骤，直到Z轴移动到辊身的另一头，

c)打开电磁锁紧器，根据花纹的尺寸要求，将C轴转动一个花纹尺寸所要求的角度后，锁紧电磁锁紧器，重复执行a)、b)两步骤，直到C轴转动一周360°，数控装置的显示屏显示出360°后完成整个轧辊的铣削花纹过程。

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