CN203696591U - 一种双摆头的安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双摆头的安全保护装置，包括位置编码器、MCS-51单片机和UPS电源，MCS-51单片机与UPS电源电连接，位置编码器通过信号传输电缆与MCS-51单片机相连，MCS-51单片机通过数据传输电缆与机床的NC控制器相连。该安全保护装置可有效地实时监控零件加工过程，防止因误操作或断电等突发的异常情况导致双摆头的A轴下坠而损坏工件和机床，并且由于该安全保护装置由UPS电源供电，因此其对零件加工过程的实时监控不受断电的影响；同时可使刀具自动轴向退刀并远离工件，防止工件表面的划伤，降低工件报废率，提高五轴数控机床加工的安全等级，确保五轴数控机床的加工精度，提升机床品质。
Description
技术领域
本实用新型属于五轴数控加工中心技术领域，具体涉及一种双摆头的安全保护装置。
背景技术
随着机床产业的发展，越来越多的高档数控机床在国民生产中扮演举足轻重的作用。目前，各种新兴材料在各领域关键部件上得到广泛应用，而传统意义上的材质，例如铸铁、钢件等，因其重量大等原因，已基本被新兴材料所替代。因此，适合新兴材料（如铝，钛等合金）的加工中心逐步得到发展，各种五轴数控加工中心逐渐占据国内市场，各种新型的加工方案也得到开发。在五轴数控加工中心中，双摆头类型的五轴高精机床占有率超过60%。因双摆头数控加工中心拥有坐标轴X、Y、Z、A、C轴，可实现五轴联动高速加工，适合加工曲面较多的零件，对铝、钛等合金有较好的加工方案，因此受到加工业者的青睐。
由于五轴双摆头结构复杂，A轴部分基本是用液压结构夹紧，A轴由于其结构原因，属于重力轴，如果加工过程中对A轴的控制异常，使A轴部分处于自由落体状态，由于加工时双摆头位于机床和工件上方，无论该过程持续多长时间，A轴都会下坠并对机床或工件造成损失，如果该工件精度要求高的话，将直接导致零件报废，从而造成更大的经济损失。另外，五轴数控加工中心加工时，A轴部分是由数控系统使能控制，液压结构处于松开状态，一旦由于误操作或停电，A轴此时无使能控制，机床液压夹紧结构未及时夹紧，A轴会因重力作用下坠一定距离，即使下降幅度较小，但如果此时零件正好处因此，要保证五轴机床有较高的加工精度，必须解决双摆头A轴部分在不受控的情况下下落的问题。于刀具下方，刀刃也会在工件上划出痕迹，出现接刀痕，造成零件精度不合。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种双摆头的安全保护装置，可有效防止因A轴下坠导致工件和机床的损坏，提高五轴数控机床加工的安全等级，确保五轴数控机床的加工精度，提升机床品质。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双摆头的安全保护装置，包括位置编码器、MCS-51单片机和UPS电源，所述的MCS-51单片机与所述的UPS电源电连接，所述的位置编码器通过信号传输电缆与所述的MCS-51单片机相连，所述的MCS-51单片机通过数据传输电缆与机床的NC控制器相连，位置编码器用于对机床加工过程中A轴和C轴的坐标值进行实时记录和采集并将采集到的坐标值实时提供给MCS-51单片机，MCS-51单片机用于根据位置编码器提供的A轴和C轴的坐标值实时计算A轴和C轴之间的夹角并在异常情况下控制刀具进行轴向退刀；使用前预先设定好刀具的轴向退刀量，当异常情况导致A轴即将下坠的瞬间，MCS-51单片机即将此刻A轴和C轴的坐标值传输给机床的NC控制器，由NC控制器向机床发出关机指令使机床关机，从而使A轴和C轴保持当前位置，并且在A轴即将下坠的瞬间MCS-51单片机计算出的A轴和C轴之间的夹角即为退刀角度，MCS-51单片机控制刀具沿该退刀角度和预先设定的轴向退刀量进行轴向退刀。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的双摆头的安全保护装置包括位置编码器、MCS-51单片机和UPS电源，MCS-51单片机与UPS电源电连接，位置编码器通过信号传输电缆与MCS-51单片机相连，MCS-51单片机通过数据传输电缆与机床的NC控制器相连，该安全保护装置可有效地实时监控零件加工过程，防止因误操作或断电等突发的异常情况导致双摆头的A轴下坠而损坏工件和机床，并且由于该安全保护装置由UPS电源供电，因此其对零件加工过程的实时监控不受断电的影响；同时可使刀具自动轴向退刀并远离工件，防止工件表面的划伤，降低工件报废率，提高五轴数控机床加工的安全等级，确保五轴数控机床的加工精度，提升机床品质。
附图说明
图1为本实用新型的组成框图；
图2为实施例中双摆头的正视图；
图3为实施例中双摆头的侧视图；
图4为实施例中双摆头的轴向退刀示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
将本实用新型具体应用于图2和图3所示的五轴数控机床的双摆头，该双摆头的正视图如图2所示，侧视图如图3所示，该双摆头可在±110°角度范围内转动；图1为本实用新型的组成框图；图4为双摆头的轴向退刀示意图。
如图所示，本实施例的双摆头的安全保护装置，包括位置编码器1、MCS-51单片机2和UPS电源3，MCS-51单片机2与UPS电源3电连接，位置编码器1通过信号传输电缆与MCS-51单片机2相连，MCS-51单片机2通过数据传输电缆与机床的NC控制器（图中未示出）相连，位置编码器1用于对机床加工过程中A轴4和C轴5的坐标值进行实时记录和采集并将采集到的坐标值实时提供给MCS-51单片机2，MCS-51单片机2用于根据位置编码器1提供的A轴4和C轴5的坐标值实时计算A轴4和C轴5之间的夹角并在异常情况下控制刀具6进行轴向退刀。
使用前预先设定好刀具6的轴向退刀量，针对不同长度的刀具，设定不同的轴向退刀量，例如对于100mm长的刀具，可将其轴向退刀量设定为115~125mm。当因断电、失控等突发的异常情况而导致A轴即将下坠的瞬间，MCS-51单片机2即将此刻A轴4和C轴5的坐标值传输给机床的NC控制器，由NC控制器向机床发出关机指令使机床关机，从而A轴和C轴无使能控制，A轴4和C轴5保持在当前位置，A轴4不会因重力原因而下坠，并且在A轴4即将下坠的瞬间MCS-51单片机2计算出的A轴4和C轴5之间的夹角即为退刀角度，MCS-51单片机2控制刀具6沿该退刀角度和预先设定的轴向退刀量进行轴向退刀，双摆头的轴向退刀示意图如图4所示，图4中箭头所示方向为退刀方向，轴向退刀后刀具6远离工件（图中未示出）表面，可避免工件表面的划伤。
在机床关机且A轴4和C轴5保持在异常情况发生瞬间的加工位置，同时刀具6轴向退刀后，排除故障后即可将机床重新开机，双摆头即从当前位置开始继续对工件进行后续加工，保证了机床的加工效率。
Claims (1)
1.一种双摆头的安全保护装置，其特征在于包括位置编码器、MCS-51单片机和UPS电源，所述的MCS-51单片机与所述的UPS电源电连接，所述的位置编码器通过信号传输电缆与所述的MCS-51单片机相连，所述的MCS-51单片机通过数据传输电缆与机床的NC控制器相连，位置编码器用于对机床加工过程中A轴和C轴的坐标值进行实时记录和采集并将采集到的坐标值实时提供给MCS-51单片机，MCS-51单片机用于根据位置编码器提供的A轴和C轴的坐标值实时计算A轴和C轴之间的夹角并在异常情况下控制刀具进行轴向退刀；使用前预先设定好刀具的轴向退刀量，当异常情况导致A轴即将下坠的瞬间，MCS-51单片机即将此刻A轴和C轴的坐标值传输给机床的NC控制器，由NC控制器向机床发出关机指令使机床关机，从而使A轴和C轴保持当前位置，并且在A轴即将下坠的瞬间MCS-51单片机计算出的A轴和C轴之间的夹角即为退刀角度，MCS-51单片机控制刀具沿该退刀角度和预先设定的轴向退刀量进行轴向退刀。
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| CN203696591U true CN203696591U (zh) | 2014-07-09 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107199483A (zh) * | 2016-03-18 | 2017-09-26 | 发那科株式会社 | 机床 |
| CN113977789A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 锦州神工半导体股份有限公司 | 一种环形硅部件端面切削方法 |
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2014
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| CN107199483A (zh) * | 2016-03-18 | 2017-09-26 | 发那科株式会社 | 机床 |
| CN107199483B (zh) * | 2016-03-18 | 2019-09-24 | 发那科株式会社 | 机床 |
| CN113977789A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 锦州神工半导体股份有限公司 | 一种环形硅部件端面切削方法 |
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