CN201693260U

CN201693260U - 数控外螺纹磨床自动对刀装置

Info

Publication number: CN201693260U
Application number: CN2010202117784U
Authority: CN
Inventors: 周斌; 田广利; 曹汉宝
Original assignee: HANJIANG MACHINE TOOL CO Ltd
Current assignee: HANJIANG MACHINE TOOL CO Ltd
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-06-01

Abstract

本实用新型公开了一种数控外螺纹磨床自动对刀装置。由机床数控系统、数字控制的砂轮架横向运动机构，拖板纵向运动机构与本装置的探头运动机构和嵌入式专用软件实现螺纹对刀运动。做Z坐标方向运动的拖板安装在机床后部纵向导轨上，做X坐标方向运动的砂轮架安装在拖板横向导轨上，其特征在于：有一个探头运动机构，由支架，底座，直线导轨副滑块，直线导轨，滑板，支座，带多点位传感器的探头和油缸组成，用以完成探头伸出和复位运动。有一个嵌入式专用软件，该软件依序执行自动对刀程序。该装置自动测量与计算螺纹工件对刀位置的坐标值，自动控制对刀运动，对刀过程无需人为干预，较为精确，快捷，提高了外螺纹磨床对刀的精度和效率，有利于安全防护，解决了手动对刀的不足。

Description

数控外螺纹磨床自动对刀装置

技术领域

本实用新型涉及一种螺纹加工机床的对刀装置，特别是一种数控外螺纹磨床的自动对刀装置。

技术背景

在传统梯形丝杠、滚珠丝杠及蜗杆等螺纹的精密磨削加工中，砂轮对刀通常是靠工人手动操作完成。以滚珠丝杠加工为例，通过转动机床横向进给机构的进给手轮，使砂轮缓慢进入到螺纹工件粗加工出的螺旋槽中，然后转动机床纵向进给机构手轮，使砂轮沿着工件轴向缓慢移动，直至砂轮接触工件螺旋槽的一侧产生火花，再反向转动纵向进给机构手轮，直至砂轮接触工件螺旋槽另一侧产生火花；根据反向转动手轮所走过的刻度值，再回转1/2，使砂轮中心与工件螺旋槽中心重合，依此实现螺纹对刀。对刀过程中，操作者主要靠听磨削声音、看磨削火花来确认对刀的状态。这种手工对刀的方法不仅繁琐、耗时、劳动强度大、效率低、不利于劳动保护，而且对刀精度完全依赖于操作者的经验与操作水平，靠观察磨削火花进行对刀，加工工件位置精度和尺寸精度一致性较差，难以满足互换性要求。

实用新型内容

本实用新型的目的，是提供一种数控外螺纹磨床自动对刀装置，该装置采用精密探头两点接触式对刀技术，进行螺纹磨削加工自动对刀。

实现上述目的的技术方案是：利用机床已有的数控系统、砂轮架横向运动机构(X轴数字控制运动机构)、拖板纵向运动机构(Z轴数字控制运动机构)与本实用新型的探头运动机构和嵌入式专用软件实现螺纹对刀运动。做Z坐标方向运动的拖板17安装在机床后部纵向导轨上；做X坐标方向运动的砂轮架5安装在拖板17的横向导轨上。其特征在于，有一个固定在砂轮架的侧面的探头运动机构数控系统、X轴、Z轴数字控制运动机构的作用是：数控系统控制X轴与Z伺服电机正反转动，经滚珠丝杠副将旋转运动转换为直线往复运动，驱动拖板、砂轮架沿着机床X、Z运动坐标方向运动，带动探头及砂轮执行螺纹对刀的运动。

所述探头运动机构，由支架1，底座2，直线导轨副滑块3，直线导轨12，滑板8，支座9，探头11和油缸15组成；支架1固定在砂轮架5的侧面，底座2固定在支架1上，底座2上固定有两只直线导轨副滑块3，直线导轨12可在滑块3上前后运动，直线导轨12上固定有滑板8、支座9和连接杆10，连接杆10前端装有一个带多点位传感器的探头11；滑板8后端与油缸15的活塞杆连接，油缸15固定在支架1的后部，油缸15用于驱动探头完成伸出和复位运动；支架1前部装有前位位置感应开关6，后部装有复位位置感应开关16，滑板8内侧装有位置感应头7，用于提供探头位置信号。

探头运动机构的任务是完成探头快速伸出和复位运动，用于测取螺纹对刀所需数据；前、后位置感应开关与位置感应头，用于提供探头复位信号和伸出位置信号。

本实用新型之自动对刀装置，有嵌入式专用软件，该软件依序执行如下程序：

1)启动专用软件进入对刀程序；

2)探头位置安全检测和探头移动到安全位置；

3)探头运动到对刀位置；

4)探头伸出；

5)探头进入K槽中心附近测点深度(三种情况)；

6)测取计算工件对刀螺旋槽中心坐标值Z3；

7)探头复位；

8)砂轮对刀；

9)退出对刀程序，返回主程序；

有益效果：

本实用新型采用精密探头两点接触式的外螺纹磨床自动对刀装置，自动测量与计算出螺纹工件对刀位置的坐标值，自动控制对刀运动，对刀过程无需人为干预，较为精确，快捷，提高了外螺纹磨床对刀的精度和效率，保证了加工工件的位置精度和尺寸精度的一致性，有利于安全防护，解决了手动对刀繁琐、劳动强度大，对操作者操作技术水平要求高的难题。

本实用新型可以用于机床纵向运动(Z轴)为拖板移动的大型数控外螺纹磨床；也适用于机床纵向运动(Z轴)为工作台移动的中小型数控外螺纹磨床。

附图说明

图1是本实施例探头运动机构的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实施例探头运动机构的外观及安装位置俯视图；

图4是螺纹工件局部放大的剖视图。

图中：1支架，2底座，3直线导轨副滑块，4垫板，5砂轮架，6前位位置感应开关，7位置感应头，8滑板，9支座，10连接杆，11探头，12直线导轨，13定位压紧块，14连接板，15油杠，16复位位置感应开关，17拖板，18工件。K：选定的工件对刀螺旋槽，Z1：K槽左侧测点，Z2：K槽右侧测点，Z3：K槽中点，ZQ：工件磨削起点，P1：探头复位位置，P2：探头伸出位置，P3：最大砂轮磨削位置，P4：最小砂轮磨削位置，L1：探头中心至砂轮中心的距离，L2：K槽中点至磨削起点距离，L3：探头快速移动距离，L4：安全间隙，L5：P1至P3的距离，L6：P1至P4的距离，T：螺纹工件的螺距X：机床X轴(砂轮架)运动坐标，Z：机床Z轴(拖板或工作台)运动坐标。

具体实施方式

下面结合附图叙述一个实施例，对本实用新型做进一步说明。

用于SK7450×100大型数控螺纹磨床上的自动对刀装置，SK7450×100加工丝杠长度10m，磨削直径Φ60～Φ200mm

图1、图2、图3所示之数控外螺纹磨床自动对刀装置，有机床数控系统、砂轮架横向运动机构(X轴数字控制运动机构)、拖板纵向运动机构(Z轴数字控制运动机构)，做Z坐标方向运动的拖板17安装机床后部纵向导轨上，做X坐标方向运动的砂轮架5安装在拖板17的横向导轨上。数控系统、X轴、Z轴数字控制运动机构的作用是：数控系统控制X轴与Z伺服电机正反转动，经滚珠丝杠副将旋转运动转换为直线往复运动，驱动拖板17、砂轮架5沿着机床X、Z运动坐标方向运动，带动探头11及砂轮执行螺纹对刀的运动。

本实施例之数控外螺纹磨床自动对刀装置，有一个探头运动机构，该机构固定在砂轮架5的左侧面，探头运动机构由包括支架1，底座2，直线导轨副滑块3，直线导轨12，滑板8，支座9，探头11等。支架1由两块相互垂直的钢板和三块三角形的筋板焊接而成，支架1是基础件，通过螺钉固定在数控外螺纹磨床的砂轮架5的左侧，支架1的上表面安装有底座2，底座2的外形为长方形，上部开有的矩形定位槽，通过螺栓、顶紧螺钉将两个直线导轨副滑块3固定在定位槽内。直线导轨12可在滑块3上前后运动，运动方向与螺纹工件的轴向垂直。滑板8通过定位压紧块13和螺钉固定连接在直线导轨12上，滑板8前部安装支座9，支座9的孔内安装有连接杆10，连接杆10前端装有一个带多点位传感器的探头11，支座9的底部装有调整垫片4，用于调整探头11的球心与工件20和砂轮中心线的等高。滑板8后端经连接板14与油缸15的活塞杆端头连接，油缸15两端通过调整垫片，用螺栓固定在支架1后部上表面。支架1上表面前部装有前位位置感应开关6，后部装有复位位置感应开关16，滑板8内侧上装有位置感应头7。

探头运动机构完成探头快速伸出和复位运动，用于测取螺纹对刀所需数据；位置感应开关6、16和位置感应头7，用于提供探头复位信号和伸出位置信号。

图4是螺纹工件局部放大的剖视图。工件18，K：选定的工件对刀螺旋槽，Pd：K槽两侧任意一侧齿顶中部位置，Pb：K槽左侧壁或右侧壁任意位置，Z1：K槽左侧测点，Z2：K槽右侧测点，Z3：，K槽中点，ZQ：工件磨削起点。L1：探头中心至砂轮中心的距离，L2：K槽中点至磨削起点距离。嵌入式专用软件依此相关参数，控制对刀装置，其程序如后面所述。

执行对刀程序的流程：

1.启动专用软件进入对刀程序；

2.探头位置安全检测和探头移动到安全位置；

具体过程说明：根据探头运动机构中的位置开关的信号、探头11所处X与Z运动坐标的位置，检测探头伸出是否安全，若不安全，指令移动X轴，使砂轮架5带着探头运动机构后退到安全位置。

3.探头运动到对刀位置；

具体过程说明：指令移动Z轴使拖板17带着砂轮架5和探头运动机构运动到对刀位置，使探头11处于工件18对刀螺旋槽(K槽)附近。

4.伸出探头；

具体过程说明：指令数控系统控制电磁阀动作，油缸15后腔接通液压油，推动活塞、活塞杆向前快速运动，由于活塞杆端头通过螺钉、螺母、连接板14与滑板8连接在一起，滑板8上的直线导轨12、支座9和装在支座孔里的探头11沿直线导轨副滑块3的滚道向工件方向移动，使探头11由探头复位位置P1运动到探头伸出位置P2，探头快速移动距离L3＝L5+L4，其中L5为探头复位位置P1至最大砂轮磨削位置P3的距离，L4为安全间隙，快速移动距离L3用以保证探头11在对刀过程中，最大砂轮不会触及工件。探头11到达P2位置后，感应头7对准前位位置感应开关6，发出到位信号，电磁阀断电，油缸15两腔油液被封闭，活塞及探头11停止并处于锁紧状态。

5.探头进入K槽中心附近测点深度；

具体过程说明：指令数控系统控制X轴与Z轴数字运动机构驱动砂轮架5与拖板17沿机床XZ运动坐标移动，使得探头11进入到工件对刀螺旋槽(K槽)测点深度，在此过程中，有三种情况，(1)探头直接进入到K槽测点深度；(2)探头11触及工件18的齿顶中部位置，若出现此种情况，探头11上的轴向传感器发出信号，则程序指令X轴后退设定距离，Z轴移动1/2螺距，X轴再前移，使探头11进入到K槽测点深度；(3)探头触及K槽侧壁，若出现此种情况，则程序指令X轴后退设定距离，根据探头上轴向和多个侧向传感器发出的信号比对，再控制Z轴向螺旋槽中心方向移动1/3螺距，然后X轴前移，使探头进入到K槽测点深度，此时探头11上的各传感器信号为零。

6.测取计算工件对刀螺旋槽中心坐标值Z3；

具体过程说明：程序自动控制Z轴向左或向右运动，当探头11在水平面内触及K槽一侧时，探头上的多点位传感器发出位置及受力方向信号，Z轴停止运动，取得该侧测点Z坐标值Z1，再控制Z轴反向移动，使探头11触及K槽的另一侧面，探头11上的多点位传感器发出位置及反方向受力信号，Z轴立刻停止运动，与此同时取得另一侧测点Z坐标值Z2，通过公式(Z1+Z2)/2计算，自动获得K槽中心Z坐标值Z3，获得Z3后，探头就自动移动到K槽中心。

7.探头复位；

具体过程说明：探头移动到K槽中心后，指令控制油缸15的前腔接通液压油，推动活塞、活塞杆带动探头11向后快速回退，当感应头7对准复位位置感应开关16时，发出复位信号，油缸两腔油液被封闭，探头11锁停在复位位置P1，此时探头11位于最小砂轮磨削位置P4的后方，P1至P4的距离为L6，距离L6用以避免最小砂轮磨削工件时，探头11碰上工件18。

8.砂轮对刀；

具体过程说明：探头11复位后，根据探头球心到砂轮中心距离L1、K槽中点至磨削起点距离L2，工件螺距T等，换算磨削起点起始角和Z轴坐标的坐标值，确定磨削起点ZQ，指令控制移动Z轴，使砂轮对准工件的磨削起点ZQ。就完成了砂轮的自动对刀过程。

9.对刀程序结束，返回主程序；

机床进入循环磨削工作状态。

Claims

1.数控外螺纹磨床自动对刀装置，有数控系统、由数字控制运动的砂轮架横向运动机构和拖板纵向运动机构，做Z坐标方向运动的拖板(17)安装在机床后部的纵向导轨上，做X坐标方向运动的砂轮架(5)安装在拖板(17)的横向导轨上；其特征在于：有一个探头运动机构，该机构固定在砂轮架(5)的侧面；所述探头运动机构由支架(1)、底座(2)、直线导轨副滑块(3)、直线导轨(12)、滑板(8)、支座(9)、探头(11)和油缸(15)组成；支架(1)固定在砂轮架(5)的侧面，底座(2)固定在支架(1)上，底座(2)上固定有两只直线导轨副滑块(3)，直线导轨(12)可在滑块(3)上前后运动，直线导轨(12)上固定有滑板(8)、支座(9)和连接杆(10)，连接杆(10)前端装有一个带多点位传感器的探头(11)；滑板(8)后端与油缸(15)的活塞杆连接，油缸(15)固定在支架(1)的后部，油缸(15)用于驱动探头完成伸出和复位运动；支架(1)前部装有前位位置感应开关(6)，后部装有复位位置感应开关(16)，滑板(8)内侧装有位置感应头(7)，用于提供探头位置信号。