CN103406563A - 利用电火花线切割机控制系统控制钻孔的可编程数控钻床 - Google Patents

Abstract

一种利用电火花线切割控制系统控制钻孔的数控钻床。要钻孔的工件装在由电火花线切割机控制系统控制的机床上，将要钻孔的工件调整好要钻的第一个孔的位置，启动钻头部分开始工作，钻头在电机的带动下按照给定的转速旋转，在钻头旋转的同时，钻头在钻孔进给电机的推动下对工件钻孔，钻头钻好给定的行程的孔后自动复位到指定位置，第一个钻孔完毕。钻头部分复位的时候会启动一个电路给出一个开关信号同时关掉钻头钻孔进给电机，该电路同时输出一个开关信号启动控制系统的第一道程序，控制系统按给定的程序驱动控制电机让工件走到给定钻孔位置，然后暂停，控制电机锁定工件位置。控制系统在走完第一程序后，马上给出一个信号脉冲，这个脉冲启动钻孔进给动电机工作，钻孔进给电机驱动钻头开始往下钻第二个孔，机器如此重复钻孔，直到钻完程序给定的孔。要钻孔的工件在机床上装夹好，钻孔行程设定好后，钻孔由编好的程序通过电火花线切割控制系统控制，完全实现钻孔自动化。钻孔位置精度较高，完全满足钻孔要求。孔位程序可编，可实现不同孔距要求的工件钻孔。钻孔进给电机进给速度可调，钻孔深度可调，钻头快速复位，高效钻孔。电火花线切割控制系统成本低，性能稳定可靠，可根据不同的加工要求做成不同型号的钻床，可实现多轴同时钻孔，极大提高了钻孔效率。

Description

利用电火花线切割机控制系统控制钻孔的可编程数控钻床

技术领域

本发明涉及一种利用电火花线切割控制系统控制钻床自动钻孔的数控钻床。

背景技术

目前，市场上的数控钻床多为PLC控制或者三维伺服系统控制，其钻孔程序可编性能不强，或者三维控制系统成本太高，操作难度较高，钻孔效率不高。

发明内容

为了提高数控钻床的钻孔效率，使其操作相对简单，降低机床的制造成本，本发明提供一种利用电火花线切割机控制系统控制钻孔的可编程钻床，该钻床不尽能象电火花线切割机一样钻孔程序可编，配上变速齿轮进给自动回弹简易装置或伺服减速进给装置，可实现高效率钻孔。电火花线切割机控制系统价格低、可靠性高、操作维护方便。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：要钻孔的工件装在由电火花线切割机控制系统控制的机床上，将要钻孔的工件调整好要钻的第一个孔的位置，启动钻头部分开始工作，钻头在电机的带动下按照给定的转速旋转，在钻头旋转的同时，钻头在钻孔进给电机的推动下对工件钻孔，钻头钻好给定的行程的孔后自动复位到指定位置，第一个钻孔完毕。钻头部分复位的时候会启动一个电路给出一个开关信号同时关掉钻头钻孔进给电机，该电路同时输出一个开关信号启动控制系统的第一道程序，控制系统按给定的程序驱动控制电机让工件走到给定钻孔位置，然后暂停，控制电机锁定工件位置。控制系统在走完第一程序后，马上给出一个信号脉冲，这个脉冲启动钻孔进给动电机工作，钻孔进给电机驱动钻头开始往下钻第二个孔，机器如此重复钻孔，直到钻完程序给定的孔。

本发明的有益效果是：要钻孔的工件在机床上装夹好，钻孔行程设定好后，钻孔由编好的程序通过电火花线切割控制系统控制，完全实现钻孔自动化。钻孔位置精度较高，完全满足钻孔要求。孔位程序可编，可实现不同孔距要求的工件钻孔。钻孔进给电机进给速度可调，钻孔深度可调，钻头快速复位，高效钻孔。电火花线切割控制系统成本低，性能稳定可靠，可根据不同的加工要求做成不同型号的钻床，可实现多轴同时钻孔，极大提高了钻孔效率。

具体实施方式

采用电火花线切割控制系统：方案1 电火花线切割单片机控制器、步进电机驱动器、步进电机等构成简易单片机控制系统  方案2  计算机、电火花线切割编控管理软件、手持盒、控制盒、步进电机驱动器、步进电机等构成计算机控制系统。

编程软件：采用专用于电火花线切割的编程软件，如： CAXA线切割编程软件、KS线切割编程软件等。程序语言采用3B格式或G代码格式。线切割控制程序是一种两维的控制程序，主要是控制水平面上X和Y方向的运动轨迹，程序由首尾相连的圆弧或直线段构成，单段圆弧或直线为一条独立的程序，该程序由3B格式或G代码格式表达出来。用该程序控制钻孔表现为：程序的起点和终点为要钻孔的中心，机器钻好第一个孔以后，每走一道程序就钻一个孔，直到程序走完，孔也就钻完了。机器在走完一段程序后必须暂停，在由单片机控制的简易控制系统中，机器的暂停是通过在程序的末端加暂停符号来实现，一般情况下是加大写的英文字母“D” 。在由计算机直接控制的系统中，暂停是通过手持盒的单段程序按钮来实现走完一道程序后暂停。

工作台由组合结构工作梁、精密导轨组合、精密滚珠丝杆组合、步进电机或伺服电机、工作台面等构成。工作台面安装在有X和Y运动方向的导轨组合上面，步进电机通过联轴器或齿轮与精密丝杆连接，控制系统通过控制步进电机或伺服电机来实现工件在工作台水平面上X和Y方向运动的位置精度和速度控制。

钻头工作头部分结构，根据不同的要求机器的钻头工作部分有几种不同的结构形式，按照钻孔进给方法分类有变速齿轮进给自动回弹简易装置和伺服电机减速进给装置，按照钻头的安装形式有单头钻和排钻两种结构形式。变速齿轮进给自动回弹简易装置由齿轮箱、变速电机、变速电机速度控制器、直线齿条、弹簧回弹装置等部件构成。齿轮箱通过链传动连接，齿条与钻头部分固定，钻头部分安装在有上下直线运动的导轨滑块上面，弹簧回弹装置与钻头工作头连接，另一端与装有直线运动导轨的固定板连接，起到往上拉回钻头工作头的作用。齿轮箱安装在有直线运动的导轨安装板上面，齿轮箱的一个传动齿轮与齿条啮合，机器在变速电机的带动下实现钻头钻孔自动进给。进给速度由速度控制器控制。与齿条啮合的齿轮不是一个完整的齿轮，其结构根据加工工件的厚度和被加工孔的孔距不同而不同，齿轮按比例缺了部分齿，在机器的啮合过程中，当啮合到没齿的地方，齿条就处在悬空状态，钻头工作部分在弹簧回弹机构的作用下被拉回起始钻孔位置，一个钻孔加工完毕。在精密导轨的上方有一个可调的钻头定位机构。伺服减速电机进给装置由伺服电机、伺服电机减速机、精密进给丝杆、伺服驱动器和伺服电机控制器构成，和变速齿轮进给自动回弹简易装置相比较，弹簧回弹装置的弹力要求有所降低，主要起钻头回升的辅助作用，钻头进给和回升由伺服控制器控制，能实现单段进给和回升速度的设定和调整，同时能实现进给和回升行程的调整。钻头座安装在与导轨滑块连接的固定板上，与钻头动力电机一起和导轨形成滑动摩擦副。钻头动力电机通过皮带传动钻头工作。

钻头工作头部分安装在工件工作台上方的龙门架上，龙门架与工件工作台两边的升降立柱连接，升降立柱安装在工件工作台的固定底板上，形成一个龙门式安装结构，钻头工作头部分可在两边升降立柱的调节下调整工作的高度。根据需要，龙门架也可做成固式的。钻头工作部分安装在一个固定的工作面上。

控制部分的连接：方案1 简易单片机控制系统的连接方法，单片机的输出端与步进电机驱动器连接，步进电机驱动器与安装在机器上的步进电机连接。控制程序由单片机的通讯端从编程计算机中输入，有一个简易机械开关组合安装在钻头工作头部。当钻头在钻孔完毕回到起始位置时，简易开关组合能输出两组开关信号。一组开关信号与单片机的恢复键连接，能够使单片机在暂停后恢复工作去执行下一道程序命令，另外一组与钻头进给电机的开关电路中的关机端连接，用于关掉钻头进给电机。单片机在暂停后会输出一个脉冲信号，这个信号就是停机喇叭信号，利用这个脉冲信号启动钻头进给电机开关电路的开端，使其开启钻头进给电机。钻头进给电机的的开关电路有另外一个手动开关，手动能开启进给电机钻一个孔。如果所加工的零件孔距比较短，步进电机走完程序的时间少于或等于进给齿轮空齿运行时间的情况下，不需要关掉进给电机，直用另外的电路开启进给电机，这样效率更高。 方案2  计算机控制系统的连接：控制盒与计算机连接，手持盒与控制盒连接。步进或伺服驱动器与控制盒连接，驱动器与机器上的伺服电机或步进电机连接。钻头进给由一个单独的控制器控制，钻头控制器程序设定好后开启控制器，钻头在控制器的控制下钻完第一个孔复位后，控制器输出一个开启脉冲信号，该信号开启手持盒的单段程序按钮，第一条程序被启动，然后控制器发出一个断开脉冲信号，该信号关闭控制器的开始按钮，控制器控制程序结束，钻头进给处于停止状态。第一条钻孔程序结束后，控制盒给出一个程序结束喇叭信号，该信号开启钻头控制器进给控制程序，开始钻第二个孔。如此不停的连续工作，直到钻完控制盒内编好程序的孔。该控制系统也可以和方案1中的钻头进给控制系统一起使用完成控制工作。

下面按照加工工件开始对机器做一次说明：被加工的工件装夹在工作平台上面，根据要求装夹好钻头，按工艺要求调整好钻头转速，钻头进给是控制器控制的话，根据钻孔工艺要求编好控制钻孔进给程序。根据加工工件的厚度调整好钻头进给行程（钻头行程简易控制方法需要）。根据工件钻孔要求用计算机编好钻孔程序，并输入单片机或控制盒中，根据要求对好第一个要加工的孔位置，开启单片机或控制计算机等锁定工件，将单片机或控制计算机的工作状态设置模拟挡，（自动挡用于线切割）开启切削液水泵，开启钻头动力电机转动钻头，开启进给电机或进给伺服电机（手动开关开启）调整好进给速度，自动加工开始，一直到加工结束。在加工的过程中要根据钻头的磨损情况停机更换钻头。

Claims (3)

1.一种利用电火花线切割控制系统控制钻孔的钻床，控制系统由电火花线切割单片机，步进电机驱动器，步进电机，钻头钻孔进给控制系统或电火花线切割控制软件，计算机，手持盒，控制盒，步进或伺服电机驱动器，步进或伺服电机，钻头钻孔进给控制系统组成，其特征是：利用该系统能顺利控制钻床实现全自动钻孔。

2. 根据权利要求1 所述的钻床控制系统，其特征是：两种不同的电火花线切割控制系统可分别和不同的钻头进给控制系统连接实现钻孔控制的自动化。

3. 根据权利要求1 所述的钻床控制系统，其特征是：电火花线切割编程软件通过单段程序控制或单段程序走完后暂停来实现钻床自动连续钻孔。