CN104841996B - 插床控制方法 - Google Patents

Abstract

本专利申请公开了一种插床控制方法，自动运行时，PLC控制系统向主轴变频器发出运转指令，插削主轴开始上下运动，PLC控制系统发出运转指令分别至A轴驱动器和X轴驱动器。A轴驱动器驱动主轴旋转伺服电机旋转，带动插削主轴沿顺时针或逆时针旋转一定角度，插削键槽。A轴编码器将A轴位置反馈至A轴驱动器。X轴驱动器驱动进给伺服电机旋转，带动滑台沿导轨移动。X轴编码器将X轴位置反馈至X轴驱动器。A轴驱动器和X轴驱动器将信号反馈至PLC控制系统。本发明主轴不仅可上下运动，插削时还可进行一定角度的旋转，通过上述插削动作可实现不同键槽的插削加工。

Description

插床控制方法

技术领域

本发明涉及机床技术，具体涉及插床控制方法。

背景技术

拉床是一种金属切削机床，内花键、单键和异形键一般采用拉床加工，加工时，工件不动，拉刀作直线运动切削。由于拉床使用高速钢拉刀一次完成加工，因此对拉床自身的精度要求较高，致使拉床的制造成本较高，因此采用拉床加工键槽成本较高；并且加工不同的键槽需要采用不同的拉刀，而拉刀是一种多齿刀具，主要采用钢拉刀，因此需要购买并库存较多的拉刀，进一步导致键槽的加工成本增加。

基于以上，在小批量加工内孔键槽时，常常采用插床代替拉床，由于插床加工键槽是逐步进刀，因此对插床自身的精度要求较低，插床制造成本低，用于加工内孔键槽时，可降低内孔键槽的加工成本。插床是利用插刀的竖直往复运动插削键槽和型孔的直线运动机床。现有的插床，插刀一般只能做上下往复运动，并且只能插削出固定规格的键槽，尤其是在加工异形键槽时，需要多次更换插刀才能完成加工，工作效率低，实用性差。

发明内容

本发明提供一种插床控制方法，以解决现有插床主轴通常只作上下往复运动，采用同一插刀只能插削一种键槽的问题。

本发明方案如下：插床控制方法，包括以下步骤：

1）系统启动，滑台在进给伺服电机的带动下运动至加工工位，插削主轴顺时针旋转一定角度，带动刀具旋转至前位；

2）主轴电机带动小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，由于大齿轮上偏心连接有连杆，构成曲柄连杆机构，并且连杆通过导向块导向，因此，在大齿轮的带动下，连杆将作上下往复运动，插削主轴在主轴电机的驱动下下降，由于刀具处于前位处，因此刀具将对键槽进行切削；

3）切削完毕，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下逆时针旋转一定角度，带动刀具旋转至后位完成让刀，然后在主轴电机的驱动下，插削主轴向上运动；

4）滑台进给；

5）插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下逆时针旋转一定角度，带动刀具旋转至前位；

6）插削主轴在主轴电机的驱动下下降，由于刀具处于前位处，因此刀具切削键槽；

7）切削完毕，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下顺时针旋转一定角度，带动刀具旋转至后位完成让刀，然后在主轴电机的驱动下，插削主轴向上运动；

8）滑台进给；

9）完成一次循环动作，进行第二次循环插削加工，依此往复，直至完成键槽的插削加工。

本发明有益效果如下：通过本发明的方法，主轴不仅可上下运动，插削时还可进行一定角度的旋转，通过控制滑台的进给量来控制键槽的槽深，通过控制主轴的旋转角度可实现不同形状、尺寸的键槽加工，因此本发明可实现不同键槽的插削加工。

进一步，为了精确控制主轴的上、下运行位置，通过上、下止点开关限定主轴上、下运行位置。

附图说明

图1为本发明实施例插床的结构示意图；

图2为图1所示插床控制方法的功能模块图；

图3为图2所示插床控制方法的电路图；

图4为图2所示控制系统的控制方法流程图；

图5是采用图2实施例的插床加工出的键槽结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图1的附图标记包括：机床主体101、工作台201、导轨301、滑台401、进给伺服电机501、滑台旋转伺服电机601、定位工装701、刀具801、插削主轴901、主轴电机1001、主轴齿轮箱1101、主轴旋转伺服电机1201。

如附图1所示的插床，机床主体的一侧为与其一体的工作台，导轨设置在工作台上，滑台置于导轨上并在进给伺服电机的带动下可沿导轨滑动，滑台上部设置定位工装用于装夹带加工零件，滑台旋转伺服电机位于工作台的侧向，用于带动滑台旋转，以便对工件进行分度加工。机床主体的同侧位于工作台的上方设置有插削主轴，插削主轴的下端偏心安装刀具，本实施例的刀具为普通刀片，以节约成本。

本实施例中，插削主轴既可在竖直方向往复运动，又可在水平方向同时旋转，具体是通过以下结构实现的：在机床主体的内部设有主轴电机，主轴电机的输出轴与主轴齿轮箱的输入轴连接，主轴齿轮箱的输出轴上设有一小齿轮，与该小齿轮啮合有一大齿轮（相当于曲柄），在该大齿轮的盘面上偏心设置有一竖直的连杆，连杆穿过一导向块，其下端与插削主轴连接。通过上述结构可实现插削主轴竖直方向往复运动。

插削主轴在水平方向同时旋转是通过下述结构实现的，在机床主体的内部还设有主轴旋转伺服电机，主轴旋转伺服电机的输出轴与一蜗杆连接，该蜗杆与一蜗轮啮合，上述蜗轮与插削主轴键连接。

本实施，插削主轴旋转角度控制刀具切削键槽的宽度；滑台通过进给伺服电机控制进给量，来控制键槽深度。

本实施例中，在插床主体上分别设有上止点开关和下止点开关，在连杆上安装有感应盘。

如附图2和附图3所示的插床控制方法，三相380V交流电源分别与电控板1、变压器2、系统电源3、PLC控制系统5、主轴变频器6的输入端连接。系统电源3输出DC24V给触摸屏4提供工作电源。变压器2输出AC220V给A轴驱动器7和X轴驱动器8提供工作电源。本实施例中所述的A轴驱动器是指驱动主轴旋转伺服电机启动的驱动器，X轴驱动器是指可驱动进给伺服电机启动，带动滑台沿导轨运行的驱动器。触摸屏4与PLC控制系统5双向通信。PLC控制系统5分别用于控制主轴变频器6、A轴驱动器7和X轴驱动器8。

自动运行时，PLC控制系统5向主轴变频器6发出运转指令，插削主轴开始上下运动，下止点开关9收到信号反馈至PLC控制系统5，PLC控制系统5发出运转指令分别至A轴驱动器7和X轴驱动器8。A轴驱动器7驱动主轴旋转伺服电机11旋转，带动插削主轴沿顺时针或逆时针旋转一定角度，插削键槽。A轴编码器13将A轴位置反馈至A轴驱动器7。X轴驱动器8驱动进给伺服电机12旋转，带动滑台沿导轨移动。X轴编码器14将X轴位置反馈至X轴驱动器8。A轴驱动器7和X轴驱动器8将信号反馈至PLC控制系统5。

如图4所示的插床控制方法的控制方法，包括以下步骤：

1）系统启动，滑台在进给伺服电机的带动下运动至加工工位，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下顺时针旋转一定角度，带动刀具旋转至前位，本实施例所说的前位是指刀具处于切削位置；

2）主轴电机带动小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，由于大齿轮上偏心连接有连杆，构成曲柄连杆机构，并且连杆通过导向块导向，因此，在大齿轮的带动下，连杆将作上下往复运动。本步中，插削主轴在主轴电机的驱动下下降，由于刀具处于前位处，因此刀具将对键槽进行切削；

3）当插削主轴下降至下止点开关处时，切削完毕，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下逆时针旋转一定角度，带动刀具旋转至后位完成让刀。本实施例中的后位即让刀位置，此位置在刀具退刀时不会对切削面产生影响。然后在主轴电机的驱动下，插削主轴向上运动至上止点开关处；

4）滑台进给；

5）插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下逆时针旋转一定角度，带动刀具旋转至前位；

6）插削主轴在主轴电机的驱动下下降，由于刀具处于前位处，因此刀具切削键槽；

7）下降到下止点开关处后切削完毕，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下顺时针旋转一定角度，带动刀具旋转至后位完成让刀，然后在主轴电机的驱动下，插削主轴向上运动至上止点开关处；

8）滑台进给；

9）完成一次循环动作，进行第二次循环插削加工，依此往复。

本实施例中，第二次动作同样与第一次相同，但在第一次的基础上刀具的旋转角度递减，依次类推至第n次完成键槽倒角加工；第n+1次至n+n次与上述第n次运行轨迹保持一致不再变化，直至完成键槽加工，配合滑台的旋转即可完成零件上所有键槽的加工。

如图5所示为通过本实施例的方法加工处的键槽1301。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (2)

1.插床控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）系统启动，滑台在进给伺服电机的带动下运动至加工工位，插削主轴顺时针旋转一定角度，带动刀具旋转至前位，前位是指刀具处于切削位置；

2）主轴电机带动小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，由于大齿轮上偏心连接有连杆，构成曲柄连杆机构，并且连杆通过导向块导向，因此，在大齿轮的带动下，连杆将作上下往复运动，插削主轴在主轴电机的驱动下下降，由于刀具处于前位处，因此刀具将对键槽进行切削；

3）切削完毕，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下逆时针旋转一定角度，带动刀具旋转至后位完成让刀，然后在主轴电机的驱动下，插削主轴向上运动，后位即让刀位置；

4）滑台进给；

5）插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下逆时针旋转一定角度，带动刀具旋转至前位，前位是指刀具处于切削位置；

6）插削主轴在主轴电机的驱动下下降，由于刀具处于前位处，因此刀具切削键槽；

7）切削完毕，插削主轴在主轴旋转伺服电机的带动下顺时针旋转一定角度，带动刀具旋转至后位完成让刀，然后在主轴电机的驱动下，插削主轴向上运动，后位即让刀位置；

8）滑台进给；

9）完成一次循环动作，进行第二次循环插削加工，依此往复，直至完成键槽的插削加工。

2.根据权利要求1所述的插床控制方法，其特征在于，通过上、下止点开关限定主轴上、下运行位置。