CN105522464A - 一种数控yz工作台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数控YZ工作台，包括工作台面、电机控制器、数控中心、Y轴丝杆移动机构、Y轴安装板、Z轴丝杆移动机构、Z轴安装板和刀具固定板，Y轴安装板设于工作台面上，Z轴安装板通过Y轴丝杆移动机构设于Y轴安装板上，Y轴丝杆移动机构沿Y轴运动，刀具固定板通过Z轴丝杆移动机构设于Z轴安装板上，Z轴丝杆移动机构沿Z轴运动，Y轴丝杆移动机构和Z轴丝杆移动机构分别连接一电机控制器，电机控制器连接数控中心，数控中心连接有视频采集器。与现有技术相比，本发明具有YZ轴加工控制、成本低、效率高、节省人力资源、结构简单、使用方便等优点。

Description

一种数控YZ工作台
技术领域
本发明涉及机床加工领域，尤其是涉及一种数控YZ工作台。
背景技术
一把切削刀具的精度取决于生产它的砂轮的精度，因此，制造切削刀具的车间，必须精确地校正和修整砂轮的形状，以便生产出一致的高精度刀具，满足客户越来越精密的零件要求。目前，仿型砂轮修磨机多为人工手动，或半自动进行加工运作，导致仿型砂轮制作工艺复杂，加工效率低下，加工成本高，加工精度无法保证。
另，现国际设备市场也已经有完整的数控控制的仿型砂轮修磨机床，但是设备造价昂贵，一般可达到传统设备成本的10倍以上，通用性差，行业内暂无能力大范围使用。
介于现在加工制造业的大环境，传统设备市场占有量大，但不利于达到现有较高的加工精度、效率和要求，而完整的数控修磨设备可以满足现有要求，但是又存在价格高昂，通用性差等缺点，高度依赖操作人员的技术水平或者价格高昂的数控设备让企业成本大大增加，不堪重负。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种数控YZ工作台，具有YZ轴加工控制、成本低、效率高、节省人力资源、结构简单、使用方便等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种数控YZ工作台，包括工作台面、电机控制器、数控中心、Y轴丝杆移动机构、Y轴安装板、Z轴丝杆移动机构、Z轴安装板和刀具固定板，所述Y轴安装板设于工作台面上，所述Z轴安装板通过Y轴丝杆移动机构设于Y轴安装板上，所述Y轴丝杆移动机构沿Y轴运动，所述刀具固定板通过Z轴丝杆移动机构设于Z轴安装板上，所述Z轴丝杆移动机构沿Z轴运动，Y轴丝杆移动机构和Z轴丝杆移动机构分别连接一电机控制器，所述电机控制器连接数控中心，所述数控中心连接有用于校对坐标的视频采集器，所述视频采集器设于工作台面上，并对准刀具固定板。
所述Y轴安装板通过X轴手动滑台设于工作台面上。
所述Y轴丝杆移动机构包括Y轴底板、Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴丝杆和Y轴电机，所述Y轴底板设于Y轴安装板上，所述Y轴导轨为两个，两个Y轴导轨平行设于Y轴底板上，所述Y轴丝杆位于两个Y轴导轨之间并与Z轴安装板螺纹连接，所述Z轴安装板通过Y轴滑块与两个Y轴导轨滑动连接，所述Y轴电机连接Y轴丝杆的端部，所述Y轴电机连接一电机控制器。
所述两个Y轴导轨之间设有遮盖Y轴丝杆、可伸缩的第一密封橡胶垫。
所述Z轴丝杆移动机构包括Z轴底板、Z轴导轨、Z轴滑块、Z轴丝杆和Z轴电机，所述Z轴底板设于Z轴安装板上，所述Z轴导轨为两个，两个Z轴导轨平行设于Z轴底板上，所述Z轴丝杆位于两个Z轴导轨之间并与刀具固定板螺纹连接，所述刀具固定板通过Z轴滑块与两个Z轴导轨滑动连接，所述Z轴电机连接Z轴丝杆的端部，所述Z轴电机连接一电机控制器。
所述两个Z轴导轨之间设有遮盖Z轴丝杆、可伸缩的第二密封橡胶垫。
所述刀具固定板上方设置有车床主轴，所述车床主轴与Y轴平行，车床主轴带动砂轮绕车床主轴的中心轴转动。
所述视频采集器通过Z轴移动座设于工作台面上，所述Z轴移动座连接数控中心。
所述数控中心包括依次连接的机床坐标校对模块、图形绘制模块和控制指令输出模块，所述机床坐标校对模块连接视频采集器，所述图形绘制模块连接有操作输入模块，所述控制指令输出模块连接电机控制器，机床坐标校对模块接收视频采集器采集的刀具固定板处的视频，并基于刀具固定板处的视频校对坐标，图形绘制模块接收操作输入模块采集的操作指令，并根据操作指令和校对后的坐标绘制待加工的图形，控制指令输出模块根据待加工的图形生成Y轴、Z轴的移动指令，并将Y轴、Z轴的移动指令传输给各电机控制器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明是传统磨床的一个附件(类似数控机床的第四轴，可配搭在原有设备上使用)，Y轴丝杆移动机构、Y轴安装板、Z轴丝杆移动机构、Z轴安装板和刀具固定板等各部件组合而成一个可十字形运动的工作台(和传统磨床设备的工作台面一样运动)，YZ两轴由电机驱动，并且安装在原有磨床设备的工作台面上，与数控中心、电机控制器连接，可以独立操作运动，此时，只要利用原有磨床设备的车床主轴带动砂轮动作，就可实现在传统手动、半自动设备上实现全自动化仿型砂轮修磨加工和仿型工件的加工。
2)品质提升：Y轴丝杆移动机构和Z轴丝杆移动机构采用简易数控中心控制，因此可加工出传统手动、半自动设备所不能加工的自由曲线、高顺畅曲线。
3)结构简单，使用方便：本发明设计为整体式，使用时只要将本发明安装在原有设备的工作台上即可(类似数控加工中心的四轴)，而在不需要使用时直接拆除存放即可，并不影响原本设备的使用性能。
4)操作简便：加工完全由简易数控中心以对话式来进行编程等设定，包括机床坐标校对模块、图形绘制模块、控制指令输出模块和操作输入模块，操作人员通过操作输入模块进行控制，可完全实现自动化，降低人员劳动量。
5)Y轴丝杆移动机构和Z轴丝杆移动机构采用丝杆与电机驱动方式，制作成本低，不用投入过高成本购买整体数控设备，淘汰原有的普通设备，让普通机床再次焕发生命力。
6)设置覆盖Y轴丝杆的第一密封橡胶垫和覆盖Z轴丝杆的第二密封橡胶垫，有效地隔绝粉尘，提高丝杆的使用寿命。
7)Y轴丝杆移动机构、Z轴丝杆移动机构为独立部件，可以单独出售，可单独作为执行机构，也可以与其他机械设备联用，应用范围广，现行业内的传统设备均可相应配备。
8)应用范围广：可与自动、半自动磨床联用。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为Y轴丝杆移动机构、Z轴丝杆移动机构、Z轴安装板和刀具固定板安装结构立体示意图；
图3为Y轴丝杆移动机构、Z轴丝杆移动机构、Z轴安装板和刀具固定板安装结构平面示意图；
图4为图3的A-A向剖视示意图；
图5为图3的B-B向剖视示意图；
图6为钻石刀具安装示意图；
图7为修磨砂轮图；
其中，(7a)为修磨砂轮的主视示意图，(7b)为修磨砂轮的俯视示意图，(7c)为图(7a)的C-C向剖视示意图，(7d)为图(7c)中D处局部放大示意图。
图中，1、工作台面，2、电机控制器，3、数控中心，4、Y轴丝杆移动机构，41、Y轴底板，42、Y轴导轨，43、Y轴滑块，44、Y轴丝杆，45、Y轴电机，46、第一密封橡胶垫，5、Y轴安装板，6、Z轴丝杆移动机构，61、Z轴底板，62、Z轴导轨，63、Z轴滑块，64、Z轴丝杆，65、Z轴电机，66、第二密封橡胶垫，7、Z轴安装板，8、刀具固定板，9、X轴手动滑台，10、车床主轴，11、视频采集器，12、Z轴移动座，13、砂轮，14、动力线，15、编码器线，16、联轴器，17、钻石刀具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、图2和图6所示，一种数控YZ工作台包括工作台面1、电机控制器2、数控中心3、Y轴丝杆移动机构4、Y轴安装板5、Z轴丝杆移动机构6、Z轴安装板7和刀具固定板8，工作台面1上的XYZ三轴两两相互垂直，Y轴安装板5通过X轴手动滑台9设于工作台面1上，Z轴安装板7通过Y轴丝杆移动机构4设于Y轴安装板5上，Z轴安装板7随着Y轴丝杆移动机构4沿Y轴运动，刀具固定板8通过Z轴丝杆移动机构6设于Z轴安装板7上，刀具固定板8随着Z轴丝杆移动机构6沿Z轴运动，Y轴丝杆移动机构4和Z轴丝杆移动机构6分别连接一电机控制器2，电机控制器2连接数控中心3，数控中心3连接有视频采集器11，视频采集器11通过Z轴移动座12设于工作台面1上，并对准刀具固定板8，刀具固定板8可放置钻石刀具17，刀具固定板8上方设置有车床主轴10，车床主轴10与Y轴平行，车床主轴10带动砂轮13绕车床主轴10的中心轴转动，钻石刀具17根据对话式编程的数控中心3所绘图形、程序，对砂轮13进行自动修磨。
X轴手动滑台9包括由上至下依次设计的X轴固定板、丝杆、底座，所述丝杆连接有手轮，通过手轮转动丝杆使得X轴固定板沿X轴运动，可手动调整Y轴安装板5的X轴向位置。
如图3、图4和图5所示，Y轴丝杆移动机构4包括Y轴底板41、Y轴导轨42、Y轴滑块43、Y轴丝杆44和Y轴电机45，Y轴底板41设于Y轴安装板5上，Y轴导轨42为两个，两个Y轴导轨42平行设于Y轴底板41上，Y轴丝杆44位于两个Y轴导轨42之间并与Z轴安装板7螺纹连接，Z轴安装板7通过Y轴滑块43与两个Y轴导轨42滑动连接，Y轴丝杆44的一端通过一联轴器16连接Y轴电机45，另一端通过侧面固定板固定在Y轴底板41上，Y轴电机45连接一电机控制器2。两个Y轴导轨42之间设有遮盖Y轴丝杆44、可伸缩的第一密封橡胶垫46。
如图3、图4和图5所示，Z轴丝杆移动机构6包括Z轴底板61、Z轴导轨62、Z轴滑块63、Z轴丝杆64和Z轴电机65，Z轴底板61设于Z轴安装板7上，Z轴导轨62为两个，两个Z轴导轨62平行设于Z轴底板61上，Z轴丝杆64位于两个Z轴导轨62之间并与刀具固定板8螺纹连接，刀具固定板8通过Z轴滑块63与两个Z轴导轨62滑动连接，Z轴丝杆64的一端通过一联轴器16连接Z轴电机65，另一端通过侧面固定板固定在Z轴底板61上，Z轴电机65连接一电机控制器2。两个Z轴导轨62之间设有遮盖Z轴丝杆64、可伸缩的第二密封橡胶垫66。
Y轴安装板5、Z轴安装板7和刀具安装板的材质依照不同需求可采用并不限于采用铝合金、铸铁、花岗岩或者大理石。
数控中心3包括依次连接的机床坐标校对模块、图形绘制模块和控制指令输出模块，机床坐标校对模块连接视频采集器11，图形绘制模块连接有操作输入模块，控制指令输出模块连接电机控制器2，机床坐标校对模块接收视频采集器11采集的刀具固定板8处的视频，并基于刀具固定板8处的视频校对坐标，图形绘制模块接收操作输入模块采集的操作指令，并根据操作指令和校对后的坐标绘制待加工的图形，控制指令输出模块根据待加工的图形生成Y轴、Z轴的移动指令，并将Y轴、Z轴的移动指令传输给各电机控制器2，以实现Y轴电机45、Z轴电机65的精密运动。初始时，机床坐标校对模块可通过Z轴移动座12调节视频采集器11在Z轴上的位置，以便更好地校对机床坐标。操作输入模块包括键盘、鼠标、触摸屏等等。
数控中心3的编程为菜单式、对话式，简单易学，容易上手，人人可学，人人可操作，相对于其他任何编程方式，一目了然的引导用户进行编程，无需以CAD/CAM为基础来辅助编程。对话式编程只要看懂图纸即可进行编程，对编程人员的技术素质要求低，人人可学，易学易操作。对话式编程人员所需的培训时间短，培训成本低，打破制造业的技术人员桎梏，实现人人可编程，人人会编程，降低了操作人员的劳动强度，解放了劳动力，解放了中小企业老板，为企业提供了更灵活的生存方式，解决了企业生产技术缺乏的一大难，让企业与老板不再因编程人员稀缺，用人成本高，生产效率低而烦恼。
以修磨砂轮13为例，砂轮13如图7所示，本发明工作原理为：
1.Y轴丝杆移动机构4、Y轴安装板5、Z轴丝杆移动机构6、Z轴安装板7和刀具固定板8放置于传统磨床的工作台面1上，用螺丝锁死，同时XYZ轴向校平。
2.Y轴电机45、Z轴电机65，分别用动力线14同各自的电机控制器2连接，两个电机控制器2分别用编码器线15与数控中心3连接，就此，平台在传统机床上已经安装完毕。
3.在数控中心3中，通过机床坐标校对模块校对好机床坐标，通过数控中心3的对话式编程方式设定程序，启动简易数控系统的自动加工模式。
4.通过图形绘制模块，以对话式编程方式绘制出如图7d所示曲线E(仿型砂轮13修磨线)的刀路，曲线E为需要控制YZ轴上的钻石刀具17做的运动曲线。
5.启动数控中心3的自动加工模式后，数控中心3会通过控制指令输出模块根据所绘制图形，输出相应控制指令给电机控制器2，然后传递给Y轴电机45、Z轴电机65，Y轴电机45、Z轴电机65带动Z轴安装板7、刀具固定板8进行联动，钻石刀具17跟随Z轴安装板7、刀具固定板8进行对话式编程得来曲线E的轨迹运动，从而实现自动对机床上所装刀具进形修磨。
同理：在刀具固定板8上加装工件，磨床主轴上加装仿行砂轮13，利用磨床的X轴向运动，Z轴丝杆移动机构6的Z向运动，来实现对工件自动磨削加工。
本发明充分利用对话式编程系统编程、控制，结构简单，适合高速运动，易于调节和控制，具有适应性和协调性强的优势，并且排除了淘汰传统手动、半自动设备、购置昂贵进口设备的成本高的缺点，解决了加工制造业日益增长的精度要求及效率问题。

Claims (9)

1.一种数控YZ工作台，包括工作台面(1)、电机控制器(2)和数控中心(3)，其特征在于，还包括Y轴丝杆移动机构(4)、Y轴安装板(5)、Z轴丝杆移动机构(6)、Z轴安装板(7)和刀具固定板(8)，所述Y轴安装板(5)设于工作台面(1)上，所述Z轴安装板(7)通过Y轴丝杆移动机构(4)设于Y轴安装板(5)上，所述Y轴丝杆移动机构(4)沿Y轴运动，所述刀具固定板(8)通过Z轴丝杆移动机构(6)设于Z轴安装板(7)上，所述Z轴丝杆移动机构(6)沿Z轴运动，Y轴丝杆移动机构(4)和Z轴丝杆移动机构(6)分别连接一电机控制器(2)，所述电机控制器(2)连接数控中心(3)，所述数控中心(3)连接有用于校对坐标的视频采集器(11)，所述视频采集器(11)设于工作台面(1)上，并对准刀具固定板(8)。
2.根据权利要求1所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述Y轴安装板(5)通过X轴手动滑台(9)设于工作台面(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述Y轴丝杆移动机构(4)包括Y轴底板(41)、Y轴导轨(42)、Y轴滑块(43)、Y轴丝杆(44)和Y轴电机(45)，所述Y轴底板(41)设于Y轴安装板(5)上，所述Y轴导轨(42)为两个，两个Y轴导轨(42)平行设于Y轴底板(41)上，所述Y轴丝杆(44)位于两个Y轴导轨(42)之间并与Z轴安装板(7)螺纹连接，所述Z轴安装板(7)通过Y轴滑块(43)与两个Y轴导轨(42)滑动连接，所述Y轴电机(45)连接Y轴丝杆(44)的端部，所述Y轴电机(45)连接一电机控制器(2)。
4.根据权利要求3所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述两个Y轴导轨(42)之间设有遮盖Y轴丝杆(44)、可伸缩的第一密封橡胶垫(46)。
5.根据权利要求1所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述Z轴丝杆移动机构(6)包括Z轴底板(61)、Z轴导轨(62)、Z轴滑块(63)、Z轴丝杆(64)和Z轴电机(65)，所述Z轴底板(61)设于Z轴安装板(7)上，所述Z轴导轨(62)为两个，两个Z轴导轨(62)平行设于Z轴底板(61)上，所述Z轴丝杆(64)位于两个Z轴导轨(62)之间并与刀具固定板(8)螺纹连接，所述刀具固定板(8)通过Z轴滑块(63)与两个Z轴导轨(62)滑动连接，所述Z轴电机(65)连接Z轴丝杆(64)的端部，所述Z轴电机(65)连接一电机控制器(2)。
6.根据权利要求5所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述两个Z轴导轨(62)之间设有遮盖Z轴丝杆(64)、可伸缩的第二密封橡胶垫(66)。
7.根据权利要求1所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述刀具固定板(8)上方设置有车床主轴(10)，所述车床主轴(10)与Y轴平行，车床主轴(10)带动砂轮绕车床主轴(10)的中心轴转动。
8.根据权利要求1所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述视频采集器(11)通过Z轴移动座(12)设于工作台面(1)上，所述Z轴移动座(12)连接数控中心(3)。
9.根据权利要求1所述的一种数控YZ工作台，其特征在于，所述数控中心(3)包括依次连接的机床坐标校对模块、图形绘制模块和控制指令输出模块，所述机床坐标校对模块连接视频采集器(11)，所述图形绘制模块连接有操作输入模块，所述控制指令输出模块连接电机控制器(2)，机床坐标校对模块接收视频采集器(11)采集的刀具固定板(8)处的视频，并基于刀具固定板(8)处的视频校对坐标，图形绘制模块接收操作输入模块采集的操作指令，并根据操作指令和校对后的坐标绘制待加工的图形，控制指令输出模块根据待加工的图形生成Y轴、Z轴的移动指令，并将Y轴、Z轴的移动指令传输给各电机控制器(2)。
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