CN103817564A - 数控丝锥磨床用数控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控丝锥磨床用数控系统，包括多轴运动控制器和与多轴运动控制器相接的人机交互触摸屏，多轴运动控制器的输入I/O接口上连接有丝锥磨床操作按钮开关组、丝锥磨床回零开关组和丝锥磨床限位开关组；多轴运动控制器的编码器输入接口上连接有工件旋转位置检测编码器和手摇脉冲发生器；多轴运动控制器的脉冲输出接口上连接有工件旋转伺服驱动器、工作台纵向移动伺服驱动器、砂轮架横向进给伺服驱动器和修整器进给伺服电机驱动器；多轴运动控制器的输出I/O接口上连接有金刚笔移动继电器和冷却泵继电器。本发明设计合理，维护维修简单方便，操作简单方便，提高了丝锥的加工效率和精度，工作可靠性高，便于推广使用。
Description
数控丝锥磨床用数控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及丝锥螺纹加工技术领域，尤其是涉及一种数控丝锥磨床用数控系统。背景技术
[0002] 丝锥磨床是加工丝锥螺纹的专用设备，其工作过程是砂轮高速旋转、开冷却液、砂轮进给一定的进给量、丝锥工件旋转、工作台纵向移动带动丝锥纵向移动，形成螺纹即螺距。丝锥螺纹中径要求有铲磨。丝锥工件旋转、工作台移动，螺纹磨削同时要求砂轮前后往复频繁进行铲磨运动，形成丝锥螺纹截面有阿基米德的几段曲线。另外，砂轮磨削要求对砂轮进行修整，同时要求砂轮修整后进行砂轮的自动补偿，保证丝锥进给的一致性。砂轮修整具体动作过程是修整器拖板进给一定的修整量、金刚笔移动修整砂轮、同时砂轮架进行砂轮修整的自动补偿进给。
[0003] 传统的丝锥磨床工件旋转采用普通交流电机驱动、变频器调速或者直流电机驱动、直流电机调速控制板调速；传统的丝锥磨床工件旋转与工作台移动通过机械挂轮传动使工作台纵向移动，实现丝锥的螺距加工。传统的丝锥磨床工件旋转与凸轮旋转通过机械挂轮传动，使铲磨凸轮旋转，使砂轮架前后往复频繁运动实现丝锥的铲磨。传统的丝锥磨床砂轮进刀采用机械手轮手动操作。而传统的丝锥磨床砂轮修整通过液压系统油缸驱动棘轮、棘爪带动修整器拖板进给同时砂轮架进行自动补偿。传统的丝锥磨床电气控制简单、线路复杂，调速器电位器调速实现工件无级调速。机床主要通过复杂的机械结构实现螺距、铲磨、砂轮手动进刀的调整。存在机械结构复杂、自动化程度低、手动操作效率低，调整及维修难度大、制造成本高等问题。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种数控丝锥磨床用数控系统，其结构简单，设计合理，实现方便且维护维修简单方便，人性化程度高，操作简单方便，实现了丝锥磨床的自动化、数字化，提高了丝锥的加工效率和精度，工作可靠性高，便于推广使用。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:包括多轴运动控制器和与多轴运动控制器相接的人机交互触摸屏，所述多轴运动控制器的输入I/o接口上连接有丝锥磨床操作按钮开关组、丝锥磨床回零开关组和丝锥磨床限位开关组；所述多轴运动控制器的编码器输入接口上连接有用于对工件的旋转位置进行检测的工件旋转位置检测编码器和用于对刀操作的手摇脉冲发生器；所述多轴运动控制器的脉冲输出接口上连接有工件旋转伺服驱动器、工作台纵向移动伺服驱动器、砂轮架横向进给伺服驱动器和修整器进给伺服电机驱动器，所述工件旋转伺服驱动器的输出端连接有用于带动工件旋转轴运动的工件旋转伺服电机，所述工件旋转伺服电机上连接有用于对工件旋转伺服电机的转角和转速进行检测的工件旋转伺服电机编码器，所述工件旋转伺服电机编码器与所述工件旋转伺服驱动器相接，所述工作台纵向移动伺服驱动器的输出端连接有用于带动工作台纵向移动轴运动的工作台纵向移动伺服电机，所述工作台纵向移动伺服电机上连接有用于对工作台纵向移动伺服电机的转角和转速进行检测的工作台纵向移动伺服电机编码器，所述工作台纵向移动伺服电机编码器与所述工作台纵向移动伺服驱动器相接，所述砂轮架横向进给伺服驱动器的输出端连接有用于带动砂轮架横向进给轴运动的砂轮架横向进给伺服电机，所述砂轮架横向进给伺服电机上连接有用于对砂轮架横向进给伺服电机的转角和转速进行检测的砂轮架横向进给伺服电机编码器，所述砂轮架横向进给伺服电机编码器与所述砂轮架横向进给伺服驱动器相接，所述修整器进给伺服电机驱动器的输出端连接有用于带动修整器进给轴运动的修整器进给伺服电机，所述修整器进给伺服电机上连接有用于对修整器进给伺服电机的转角和转速进行检测的修整器进给伺服电机编码器，所述修整器进给伺服电机编码器与所述修整器进给伺服电机驱动器相接；所述多轴运动控制器的输出I/o接口上连接有用于控制金刚笔动作的金刚笔移动继电器和用于控制冷却泵动作的冷却泵继电器，所述金刚笔移动继电器串联在金刚笔的供电回路中，所述冷却泵继电器串联在冷却泵的供电回路中。
[0006] 上述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述人机交互触摸屏通过RS422总线与所述多轴运动控制器相接。
[0007] 上述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述工件旋转位置检测编码器和手摇脉冲发生器均通过多芯双绞屏蔽电缆与所述多轴运动控制器的编码器输入接口连接。
[0008] 上述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述丝锥磨床操作按钮开关组包括对刀按钮开关、精对刀按钮开关、微调加按钮开关、微调减按钮开关、启动按钮开关、暂停按钮开关、进给修整按钮开关、对刀结束按钮开关、一倍倍率按钮开关、十倍倍率按钮开关、工作台工件砂轮架轴选按钮开关、修整器微调按钮开关、修整器快进按钮开关和修整器快退按钮开关。
[0009] 上述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述丝锥磨床回零开关组包括砂轮架后回零开关和工作台回零开关。
[0010] 上述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述丝锥磨床限位开关组包括修整器前限位开关、修整器后限位开关、砂轮架前限位开关和工作台左限位开关。
[0011] 上述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述多轴运动控制器为TRIO多轴运动控制器。
[0012] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0013] 1、本发明采用了数控机电一体化技术，结构简单，设计合理，减少了复杂的机械传动链齿轮、凸轮，通过手摇脉冲发生器替代了机械手轮对刀，实现方便且维护维修简单方便。
[0014] 2、本发明采用人机交互触摸屏，丝锥的各种参数可在人机界面触摸屏中任意设定和修改，人性化程度高，操作简单方便。
[0015] 3、本发明提高了丝锥加工的螺距精度，提高了砂轮进给的一致性精度，提高了生
产效率。
[0016] 4、配套本发明的数控丝锥磨床不但可以加工普通国标螺距丝锥，也可以加工各种非标螺距丝锥，还可加工直槽铲磨丝锥、螺旋槽铲磨丝锥、直棱挤压丝锥和螺旋棱挤压丝锥，丝锥螺纹可加工左旋、右旋，螺旋槽棱铲磨也可加工左右旋，各种丝锥品种，根据加工丝锥的工艺参数通过操作人机交互触摸屏设置参数即可实现，丝锥加工范围广。
[0017] 5、本发明的稳定性高，工作可靠性高，便于生产、购买，缩短了机械加工、安装周期，便于推广使用。
[0018] 综上所述，本发明结构简单，设计合理，实现方便且维护维修简单方便，人性化程度高，操作简单方便，实现了丝锥磨床的自动化、数字化，提高了丝锥的加工效率和精度，工作可靠性高，便于推广使用。
[0019] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0020] 图1为本发明的电路原理框图。
[0021] 附图标记说明:
[0022] I一多轴运动控制器； 2—人机交互触摸屏；
[0023] 3—丝锥磨床操作按钮开关组；4一丝锥磨床回零开关组；
[0024] 5—丝锥磨床限位开关组； 6—工件旋转位置检测编码器；
[0025] 7—手摇脉冲发生器； 8—工件旋转伺服驱动器；
[0026] 9一工作台纵向移动伺服驱动器；10—砂轮架横向进给伺服驱动器；
[0027] 11—修整器进给伺服`电机驱动器；12—工件旋转伺服电机；
[0028] 13—工件旋转轴； 14一工件旋转伺服电机编码器；
[0029] 15—工作台纵向移动伺服电机； 16—工作台纵向移动轴；
[0030] 17—工作台纵向移动伺服电机编码器；18—砂轮架横向进给伺服电机；
[0031] 19 一砂轮架横向进给轴； 20—砂轮架横向进给伺服电机编码器；
[0032] 21—修整器进给伺服电机； 22—修整器进给轴；
[0033] 23—修整器进给伺服电机编码器； 24—金刚笔移动继电器；
[0034] 25—金刚笔； 26—冷却泵继电器；
[0035] 27—冷却泵。
具体实施方式
[0036] 如图1所示，本发明包括多轴运动控制器I和与多轴运动控制器I相接的人机交互触摸屏2，所述多轴运动控制器I的输入I/O接口上连接有丝锥磨床操作按钮开关组3、丝锥磨床回零开关组4和丝锥磨床限位开关组5 ;所述多轴运动控制器I的编码器输入接口上连接有用于对工件的旋转位置进行检测的工件旋转位置检测编码器6和用于对刀操作的手摇脉冲发生器7 ;所述多轴运动控制器I的脉冲输出接口上连接有工件旋转伺服驱动器8、工作台纵向移动伺服驱动器9、砂轮架横向进给伺服驱动器10和修整器进给伺服电机驱动器11，所述工件旋转伺服驱动器8的输出端连接有用于带动工件旋转轴13运动的工件旋转伺服电机12，所述工件旋转伺服电机12上连接有用于对工件旋转伺服电机12的转角和转速进行检测的工件旋转伺服电机编码器14，所述工件旋转伺服电机编码器14与所述工件旋转伺服驱动器8相接，所述工作台纵向移动伺服驱动器9的输出端连接有用于带动工作台纵向移动轴16运动的工作台纵向移动伺服电机15，所述工作台纵向移动伺服电机15上连接有用于对工作台纵向移动伺服电机15的转角和转速进行检测的工作台纵向移动伺服电机编码器17，所述工作台纵向移动伺服电机编码器17与所述工作台纵向移动伺服驱动器9相接，所述砂轮架横向进给伺服驱动器10的输出端连接有用于带动砂轮架横向进给轴19运动的砂轮架横向进给伺服电机18，所述砂轮架横向进给伺服电机18上连接有用于对砂轮架横向进给伺服电机18的转角和转速进行检测的砂轮架横向进给伺服电机编码器20，所述砂轮架横向进给伺服电机编码器20与所述砂轮架横向进给伺服驱动器10相接，所述修整器进给伺服电机驱动器11的输出端连接有用于带动修整器进给轴22运动的修整器进给伺服电机21，所述修整器进给伺服电机21上连接有用于对修整器进给伺服电机21的转角和转速进行检测的修整器进给伺服电机编码器23，所述修整器进给伺服电机编码器23与所述修整器进给伺服电机驱动器11相接；所述多轴运动控制器I的输出I/O接口上连接有用于控制金刚笔25动作的金刚笔移动继电器24和用于控制冷却泵26动作的冷却泵继电器26，所述金刚笔移动继电器24串联在金刚笔25的供电回路中，所述冷却泵继电器26串联在冷却泵26的供电回路中。
[0037] 如图1所示，本实施例中，所述人机交互触摸屏2通过RS422总线与所述多轴运动控制器I相接。所述工件旋转位置检测编码器6和手摇脉冲发生器7均通过多芯双绞屏蔽电缆与所述多轴运动控制器I的编码器输入接口连接；能够防止信号干扰。所述丝锥磨床操作按钮开关组3包括对刀按钮开关、精对刀按钮开关、微调加按钮开关、微调减按钮开关、启动按钮开关、暂停按钮开关、进给修整按钮开关、对刀结束按钮开关、一倍倍率按钮开关、十倍倍率按钮开关、工作台工件砂轮架轴选按钮开关、修整器微调按钮开关、修整器快进按钮开关和修整器快退按钮开关。所述丝锥磨床回零开关组4包括砂轮架后回零开关和工作台回零开关。所述丝锥磨床限位开关组5包括修整器前限位开关、修整器后限位开关、砂轮架前限位开关和工作台左限位开关。所述多轴运动控制器I为TRIO多轴运动控制器。
[0038] 本发明的对刀工作原理及工作过程是:系统初始化后，通过操作人机交互触摸屏2进入“编辑方式”界面，对加工参数进行设置，然后按下对刀按钮开关，进入“对刀方式”界面，砂轮架横向进给轴19找初始位置碰砂轮架后回零开关，接着工作台纵向移动轴16找初始位置碰工作台回零开关，接着工作台返回加工起始位置，砂轮架横向进给轴19快进5_，进入粗对刀方式，操作手摇脉冲发生器7和工作台工件砂轮架轴选按钮开关进入人工对刀调整工作台位置、砂轮位置，粗对刀结束后，按下精对刀按钮开关，直接进入精对刀方式，即工件旋转对刀，此时工件旋转轴13旋转，工作台纵向移动轴16随动，操作工作台工件砂轮架轴选按钮开关选择砂轮架，按微调加按钮开关和微调减按钮开关进行精确对刀，直到丝锥工件表面有轻微的磨削痕迹，精对刀结束后，按下操作面板上的对刀结束按钮开关，砂轮架快退5_，等待工作台工件随动返回起始位置，该数控系统自动记忆对刀参数。
[0039] 本发明的自动加工工作原理及工作过程是:开启砂轮旋转、多轴运动控制器I控制冷却泵继电器26接通，冷却泵26开始抽冷却液进行冷却，多轴运动控制器I通过砂轮架横向进给伺服驱动器10控制砂轮架横向进给伺服电机18驱动砂轮架进给一定进给量，多轴运动控制器I通过工件旋转伺服驱动器8控制工件旋转伺服电机12驱动工件旋转，同时带动工件旋转位置检测编码器6旋转，多轴运动控制器I根据工件旋转位置检测编码器6检测到的工件位置信号，通过工作台纵向移动伺服驱动器9控制工作台纵向移动伺服电机15旋转，从而驱动工作台纵向移动，进行螺纹加工；螺纹加工同时多轴运动控制器I根据工件旋转位置检测编码器6检测到的工件位置信号，通过砂轮架横向进给伺服驱动器10控制砂轮架横向进给伺服电机18旋转从而驱动砂轮架前后往复频繁铲磨运动，实现丝锥螺纹铲磨；一次螺纹加工结束后，多轴运动控制器I通过修整器进给伺服电机驱动器11控制修整器进给伺服电机21旋转，驱动修整器进给一定修整量，同时通过砂轮架横向进给伺服驱动器10控制砂轮架横向进给伺服电机18驱动砂轮架进行砂轮自动补偿，同时控制金刚笔移动继电器24接通，控制金刚笔25移动，进行砂轮修整。
[0040] 以上工作过程中，螺距、工件旋转速度和丝锥铲磨量通过操作人机交互触摸屏2进行设置，工件旋转伺服驱动器8与工件旋转伺服电机编码器14实现了对工件旋转伺服电机12的闭环控制，工件旋转伺服电机12带动工件旋转与工件旋转位置检测编码器6构成工件精确定位的全闭环，实现了工件的无级调速，工件旋转速度稳定性±2%，保证了螺距控制精度；工作台纵向移动伺服驱动器9与工作台纵向移动伺服电机编码器17实现了对工作台纵向移动伺服电机15的闭环控制，保证了工作台纵向移动定位精度；砂轮架横向进给伺服驱动器10与砂轮架横向进给伺服电机编码器20实现了对砂轮架横向进给伺服电机18的闭环控制，保证了砂轮架横向进给定位精度；修整器进给伺服电机驱动器11与修整器进给伺服电机编码器23实现了对修整器进给伺服电机21的闭环控制，保证了修整器进给定位精度。
[0041] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:包括多轴运动控制器(I)和与多轴运动控制器(I)相接的人机交互触摸屏(2 )，所述多轴运动控制器(I)的输入I/O接口上连接有丝锥磨床操作按钮开关组(3)、丝锥磨床回零开关组(4)和丝锥磨床限位开关组(5);所述多轴运动控制器(I)的编码器输入接口上连接有用于对工件的旋转位置进行检测的工件旋转位置检测编码器(6)和用于对刀操作的手摇脉冲发生器(7);所述多轴运动控制器(I)的脉冲输出接口上连接有工件旋转伺服驱动器(8)、工作台纵向移动伺服驱动器(9)、砂轮架横向进给伺服驱动器(10)和修整器进给伺服电机驱动器(11)，所述工件旋转伺服驱动器(8)的输出端连接有用于带动工件旋转轴(13)运动的工件旋转伺服电机(12)，所述工件旋转伺服电机(12)上连接有用于对工件旋转伺服电机(12)的转角和转速进行检测的工件旋转伺服电机编码器(14)，所述工件旋转伺服电机编码器(14)与所述工件旋转伺服驱动器(8)相接，所述工作台纵向移动伺服驱动器(9)的输出端连接有用于带动工作台纵向移动轴(16)运动的工作台纵向移动伺服电机(15)，所述工作台纵向移动伺服电机(15)上连接有用于对工作台纵向移动伺服电机(15)的转角和转速进行检测的工作台纵向移动伺服电机编码器(17)，所述工作台纵向移动伺服电机编码器(17)与所述工作台纵向移动伺服驱动器(9)相接，所述砂轮架横向进给伺服驱动器(10)的输出端连接有用于带动砂轮架横向进给轴(19)运动的砂轮架横向进给伺服电机(18)，所述砂轮架横向进给伺服电机(18)上连接有用于对砂轮架横向进给伺服电机(18)的转角和转速进行检测的砂轮架横向进给伺服电机编码器(20)，所述砂轮架横向进给伺服电机编码器(20)与所述砂轮架横向进给伺服驱动器(10)相接，所述修整器进给伺服电机驱动器(11)的输出端连接有用于带动修整器进给轴(22 )运动的修整器进给伺服电机(21)，所述修整器进给伺服电机(21)上连接有用于对修整器进给伺服电机(21)的转角和转速进行检测的修整器进给伺服电机编码器(23)，所述修整器进给伺服电机编码器(23)与所述修整器进给伺服电机驱动器(11)相接；所述多轴运动控制器(I)的输出I/O接口上连接有用于控制金刚笔(25)动作的金刚笔移动继电器(24)和用于控制冷却泵(26)动作的冷却泵继电器(26)，所述金刚笔移动继电器(24)串联在金刚笔(25)的供电回路中，所述冷却泵继电器(26)串联在冷却泵(26)的供电回路中。
2.按照权利要求1所述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述人机交互触摸屏(2 )通过RS422总线与所述多轴运动控制器(I)相接。
3.按照权利要求1所述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述工件旋转位置检测编码器(6)和手摇脉冲发生器(7)均通过多芯双绞屏蔽电缆与所述多轴运动控制器(O的编码器输入接口连接。
4.按照权利要求1所述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述丝锥磨床操作按钮开关组(3)包括对刀按钮开关、精对刀按钮开关、微调加按钮开关、微调减按钮开关、启动按钮开关、暂停按钮开关、进给修整按钮开关、对刀结束按钮开关、一倍倍率按钮开关、十倍倍率按钮开关、工作台工件砂轮架轴选按钮开关、修整器微调按钮开关、修整器快进按钮开关和修整器快退按钮开关。
5.按照权利要求1所述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述丝锥磨床回零开关组(4)包括砂轮架后回零开关和工作台回零开关。
6.按照权利要求1所述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述丝锥磨床限位开关组(5)包括修整器前限位开关、修整器后限位开关、砂轮架前限位开关和工作台左限位开关。
7.按照权利要求1所述的数控丝锥磨床用数控系统，其特征在于:所述多轴运动控制器(I)为TRIO多轴运动控制器。·
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140528 |