CN103639842A - 一种摇臂钻床的智能加工定位系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摇臂钻床的智能加工定位系统及方法，其定位系统包括工作台、立柱、可转动设于立柱上的摇臂、通过导轨副设于摇臂上的主轴箱、摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构，其特征在于还包括设于立柱和摇臂上的角度检测传感器、设于摇臂和主轴箱上的位移传感器、设于主轴箱上的定位传感器、CPU及键盘和显示器，角度检测传感器、位移传感器、定位传感器和键盘与CPU的输入端相连，显示器与CPU的输出端相连。本发明无须划线工序、工件装夹简便，可实现机床全行程覆盖加工，且定位效率和精度高，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种摇臂钻床的智能加工定位系统及方法
技术领域
   本发明涉及一种摇臂钻床的智能定位系统及方法。
背景技术
随着中国制造业技术水平的不断发展，传统金属切削机床的数控化、智能化水平不断得到提高，然而，在金属切削加工领域占有重要一席之地的摇臂钻床却鲜有改进，即使有数控化改进，其推广应用前景也非常有限，比如CN2810827Y与200910017485.4专利技术，虽然他们在数控化方面作出了探索，但仍然存在加工范围受限、驱动力矩较大、制造成本高等缺点，大大的制约了其市场应用推广，而数控钻床能进行编程加工，自动化程度高，加工精度好，但其价格较高，亦不利于市场推广。另外，传统摇臂钻床钻孔加工前，一般都得先进行钳工划线工艺、以定位，或设计制造专用钻模，这不仅影响生产效率，而且增加生产成本。
发明内容
 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种摇臂钻床的智能加工定位系统及方法，它具有工件装夹简便的优点，可实现机床全行程覆盖加工，且定位效率和精度高，最重要的是彻底淘汰划线工序、大大提高了生产效率，降低了生产成本，同时降低对操作人员的技能的依赖，在我国人力资源成本不断曾高的情况下，对制造业有着非常积极的现实意义。
为达到上述目的，本发明的摇臂钻床的智能加工定位系统，包括工作台、立柱、可转动设于立柱上的摇臂、通过导轨副设于摇臂上的主轴箱、摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构，其特征在于还包括设于立柱和摇臂上的角度检测传感器、设于摇臂和主轴箱上的位移传感器、设于主轴上的定位传感器、CPU及键盘和显示器，角度检测传感器、位移传感器、定位传感器和键盘与CPU的输入端相连，显示器与CPU的输出端相连。
上述角度检测传感器可以为角度编码器。
上述角度检测传感器也可以为环形光栅或磁栅。
上述位移传感器可以为光栅尺。
上述位移传感器也可以为磁栅尺。
作为优选，所述定位传感器设于主轴箱上的主轴上；便于接触工件。
适用于上述定位系统的摇臂钻床的智能加工定位方法，其特征在于包括以下步骤：A）装夹工件：将工件任意装于钻床的工作台上：B）寻边：通过转动摇臂和移动主轴箱，使定位传感器分别触碰工件的两垂直基准边的至少两点，CPU采集基准边信号，以此建立工件坐标系；C）向CPU输入以工件基准边定义的需加工点的坐标，转动摇臂和移动主轴箱，同时角度检测传感器和位移传感器及时反馈主轴中心位置，直至主轴中心移动至加工点的坐标位置，此时CPU通过显示器指示主轴到位； D）摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构分别将摇臂和主轴箱锁紧，完成定位，便可进行加工。
在上述过程中，如加工点很多，可以绘图编制加工孔位的程序，通过CPU内的系统软件将该程序自动输入到通过寻边获得的工件直角坐标系中，这时屏幕上将显示可以任意放大的孔位坐标图，同时显示主轴的实时的中心点位置以及与中心点同步移动的极坐标辅助线，辅助线的功能是转动摇臂和移动主轴箱时，可以方便的扫描到待加工的孔位坐标，直至主轴中心移动至加工点的坐标位置，CPU通过显示器指示主轴到位；
作为上述智能加工定位方法的进一步改进，在步骤C）中，通过CPU设置以加工点坐标为圆心的警示半径；当角度检测传感器、位移传感器检测到主轴中心移动进入警示半径后，CPU向显示器发出报警信号，用户可减速转动摇臂与移动主轴箱，直至与设定坐标重合；可提高加工点的定位效率；
作为上述智能加工定位方法的进一步改进，在步骤C）中，CPU将已加工坐标点与待加工坐标点已设置为不同的颜色；便于操作者识别，提高加工效率；CPU还可将不同直径的孔位设置在各自不同的页面里，指导操作人员将相同直径的孔一次加工完成；
作为上述智能加工定位方法的进一步改进，在步骤C）中，CPU将设定的不同孔径待加工坐标点分层显示于显示器上；可分层加工，减少换刀，提高加工效率；
综上所述，本发明无须划线工序、工件装夹简便，可实现机床全行程覆盖加工，且定位效率和精度高，大大提高了生产效率，降低了生产成本，同时降低对操作人员的技能的依赖，在我国人力资源成本不断增高的情况下，对制造业有着非常积极的现实意义。
附图说明
图1为本发明智能加工定位系统实施例的主视图。
图2为本发明的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，该摇臂钻床的智能加工定位系统，包括工作台9、立柱1、可转动的设于立柱1上的摇臂3、通过导轨副10设于摇臂3上的主轴箱5、摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构（未示出），摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构可采用液压锁紧装置，也可采用机械式的手柄锁紧装置；其中在立柱1和摇臂3上设有角度编码器2，在摇臂3和主轴箱5上设有光栅尺4，在主轴箱5的主轴上设有定位传感器6（如寻边器），在主轴箱5上设有CPU（未示出）及键盘8和显示器7，角度编码器2、光栅尺4、定位传感器6和键盘8均与CPU的输入端相连，显示器7与CPU的输出端相连；
适用于上述定位系统的摇臂钻床的智能加工定位方法，包括以下步骤：A）装夹工件：将工件任意装于钻床的工作台9上：B）通过转动摇臂3和移动主轴箱5，使定位传感器6分别触碰工件两垂直基准边的两点，CPU采集基准边信号，以此建立工件坐标系；C）输入以工件基准边定义的需加工点的坐标，并通过CPU设置以加工点坐标为圆心的警示半径、将已加工坐标点与待加工坐标点已设置为不同的颜色及将设定的不同孔径待加工坐标点分层或分页显示于显示器上；转动摇臂3和移动主轴箱5，同时角度编码器2和光栅尺4及时反馈主轴中心位置，当角度编码器2和光栅尺4检测到主轴中心移动进入警示半径后，CPU向显示器7发出报警信号（如设置有报警灯和蜂鸣器，还可进行声光报警），用户可减速转动摇臂3与移动主轴箱5，直至与设定坐标重合，CPU通过显示器7指示主轴到位； D）摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构分别将摇臂3和主轴箱5锁紧，完成定位，便可进行加工。
警示半径可根据加工参数选择；为便于用户使用，用户输入坐标为直角坐标系数据，通过程序让CPU自动转换为极坐标信号，并显示与中心点同步移动的极坐标辅助线，辅助线以适时显示摇臂转动角度与主轴箱移动距离；对于坐标点较多情况，可通过程序绘图输入；坐标点较少情况，可单点坐标输入；当系统发出报警提醒信号，此时可将显示界面设置为自动切换到放大的单点显示界面，便于用户清晰的对点；当前坐标完成加工后，松开各锁紧机构，按上述方法进行下一坐标位定位。为便于用户区分加工状态，已加工坐标点与待加工坐标点已设置不同显示颜色区分，提高加工效率；
本发明无须划线工序、工件装夹简便，可实现机床全行程覆盖加工，且定位效率和精度高，大大提高了生产效率，降低了生产成本；同时降低对操作人员的技能的依赖，在我国人力资源成本不断增高的情况下，对制造业有着非常积极的现实意义。
本发明不限于上述实施方式，如角度编码器也可以由圆光栅代替，光栅尺也可以由磁栅尺代替。 

Claims (10)

1.一种摇臂钻床的智能加工定位系统，包括工作台、立柱、可转动设于立柱上的摇臂、通过导轨副设于摇臂上的主轴箱、摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构，其特征在于还包括设于立柱和摇臂上的角度检测传感器、设于摇臂和主轴箱上的位移传感器、设于主轴箱上的定位传感器、CPU及键盘和显示器，角度检测传感器、位移传感器、定位传感器和键盘与CPU的输入端相连，显示器与CPU的输出端相连。
2.如权利要求1所述的摇臂钻床的智能加工定位系统，其特征在于所述角度检测传感器为角度编码器。
3.如权利要求1所述的摇臂钻床的智能加工定位系统，其特征在于所述角度检测传感器为环形光栅或磁栅。
4.如权利要求1所述的摇臂钻床的智能加工定位系统，其特征在于所述位移传感器为光栅尺。
5.如权利要求1所述的摇臂钻床的智能加工定位系统，其特征在于所述位移传感器为磁栅尺。
6.如权利要求1至5任一所述的摇臂钻床的智能加工定位系统，其特征在于所述定位传感器设于主轴箱上的主轴上。
7.一种摇臂钻床的智能加工定位方法，其特征在于包括以下步骤：A）装夹工件：将工件任意装于钻床的工作台上：B）寻边：通过转动摇臂和移动主轴箱，使定位传感器分别触碰工件的两垂直基准边的至少两点，CPU采集基准边信号，以此建立工件坐标系；C）向CPU输入以工件基准边定义的需加工点的坐标，再转动摇臂和移动主轴箱，同时角度检测传感器和位移传感器及时反馈主轴中心位置，直至主轴中心移动至加工点的坐标位置，此时CPU通过显示器指示主轴到位； D）摇臂锁紧机构和主轴箱锁紧机构分别将摇臂和主轴箱锁紧，完成定位，便可进行加工。
8.如权利要求7所述的一种摇臂钻床的智能加工定位方法，其特征在于在步骤C）中，通过CPU设置摇臂钻以加工点坐标为圆心的警示半径；当角度检测传感器、位移传感器检测到主轴中心移动进入警示半径后，CPU向显示器发出警示信号，用户可减速转动摇臂与移动主轴箱，直至与设定坐标重合。
9.如权利要求7或8所述的一种摇臂钻床的智能加工定位方法，其特征在于在步骤C）中，CPU将已加工坐标点与待加工坐标点已设置为不同的颜色；CPU将不同直径的孔位设置在各自不同的页面里，指导操作人员将相同直径的孔一次加工完成。
10.如权利要求7或8所述的一种摇臂钻床的智能加工定位方法，其特征在于在步骤C）中，CPU将设定的不同孔径待加工坐标点分层显示于显示器上。
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