CN209140503U - 一种小型电子走刀器的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型电子走刀器的控制系统，涉及小型机床和家用机床领域，包括转速编码器、自动走刀控制器及由步进电机驱动器和步进电机组成的步进电机驱动系统，所述转速编码器与走刀器主轴传动连接且与自动走刀器信号连接，所述自动走刀控制器与步进电机驱动器信号连接，所述步进电机驱动器与所述步进电机信号连接，所述步进电机与走刀器丝杠传动连接，所述自动走刀控制器设有预设加工参数x输入装置，自动走刀控制器内置算法。本系统可将传统小型机床实现简单的参数输入即可完成高精度的加工，效率高，制作成本低，省时省力，加工工件的质量和精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及小型机床和家用机床领域，特别涉及一种小型电子走刀器的控制系统。
背景技术
在国外机床普遍的适用于普通家庭，他们使用机床车削自需的零件。但传统机床加工零件时，精度低，效率低，重复的手工操作方式也容易使人疲倦。而数控机床价格高昂，结构复杂，操作复杂，体型笨重，普通家用无法实现。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提出一种小型电子走刀器的控制系统，将传统小型机床和家用机床实现高精度的自动化，只需输入加工参数，即可完成加工，加工精度高，操作简单，使用方便。
本实用新型的技术方案：
一种小型电子走刀器的控制系统，包括转速编码器、自动走刀控制器及由步进电机驱动器和步进电机组成的步进电机驱动系统，所述转速编码器与走刀器主轴传动连接且与自动走刀器信号连接，所述自动走刀控制器与步进电机驱动器信号连接，所述步进电机驱动器与所述步进电机信号连接，所述步进电机与走刀器的丝杆传动连接，所述自动走刀控制器设有预设加工参数x输入装置，所述自动走刀控制器的内置参数a=（bmd）/（cnx2），其中b为转速编码器的自身参数，c为步进电机的驱动参数，d为丝杆的导程，m为转速编码器的测速轮与主轴的传动比，n为步进电机与丝杆的传动比。
进一步地，所述转速编码器安装固定在走刀器的机架上，所述主轴上设有皮带轮，所述皮带轮通过皮带与所述转速编码器的测速轮传动连接。
进一步地，所述步进电机驱动器设置于丝杠的同侧，步进电机驱动器的转子端部与丝杠的端部相互啮合的齿轮。
进一步地，所述测速轮与主轴的传动比为1:1，m=1。
进一步地，所述步进电机与丝杆的传动比为1:1，n=1。
进一步地，所述转速编码器参数b与步进电机驱动系统参数c的比值为10：1-1：10。
进一步地，所述丝杆的导程d为1-10mm/r。
进一步地，所述主轴的转速恒定，转速为800-1600r/min。
与现有技术相比，本实用新型使用原理为：本实用新型的工作原理为：先将待加工的工件安装在主轴端部的夹具上，调整刀具的位置，使刀具位于加工的起始位置，在自动走刀控制器的输入装置上输入加工参数x，启动走刀器，转速编码器的测速轮随主轴的转动并输出电压信号给自动走刀控制器，自动走刀控制器根据电压信号U输入、输入的加工参数x和内置参数a经内置的算法输出电压信号U输出给步进电机驱动系统，步进电机驱动系统根据接收的U输出、步进电机驱动系统内置参数c驱动步进电机以一定速度转动，步进电机的转速与主轴转速和加工参数直接相关，步进电机带动丝杠转动，滑台的移动速度与丝杆的转速及导程成正比，丝杠带动滑台和滑台上的刀具进行移动，对工件进行加工，主轴转动一圈配合刀具的导程可以精准加工出所需工件，本系统可将传统小型机床实现简单的参数输入即可完成高精度的加工，效率高，制作成本低，省时省力，加工工件的质量和精度高。
附图说明
图1为本实用新型整机结构示意图；
图2为本实用新型传动机构结构示意图；
图3为本实用新型主轴传动机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。
实施例1：
选用传统手动走刀器一台，如图1、2、3所示，该走刀器包含由电机11驱动转动的主轴1，主轴1上设有工件夹具12，丝杠2上设有沿主轴1轴向来回移动横向滑台21，横向滑台21上安装有纵向滑台22，纵向滑台22上安装有刀具，传统手工加工螺栓或者将圆柱削细，是先将工件安装在夹具上，手工调整纵向滑台至加工起点，启动主轴电机，手匀速摇动纵向滑台的丝杠，对工件进行加工，效率低下。
本实用新型在该传统手动走刀器的机架上增设包括：转速编码器3、自动走刀控制器4及由步进电机驱动器51和步进电机52组成的步进电机驱动系统5，所述转速编码器3与走刀器主轴1传动连接且与自动走刀器信号4连接，所述自动走刀控制器4与步进电机驱动器51信号连接，所述步进电机驱动器51与所述步进电机52信号连接，所述步进电机52与走刀器丝杠2传动连接，所述自动走刀控制器4设有预设加工参数x输入装置。
所述自动走刀控制器4的内置算法原理为：将预设参数与主轴1的转速和丝杠2的转速关联起来，输入参数被确定的情况下，主轴1的转速和丝杠2的转速成固定比例的关系，主轴1转速在不加工的情况下自由转动，转速较高，加工部件时，因为切削的原因会造成转速下降，此时丝杠2的转速随主轴1转速同比例降速，保证加工精度。
其算法主要涉及内部参数的设置，如下：
U输入=axU输出，其中a为自动走刀控制器内置参数，U输入为转速编码器输出的电压信号U输入，所述转速编码器输出电压信号U输入的强度与其自身参数b及主轴速度v1、测速轮与主轴传动比m成正比U输入=bmv1，所述步进电机驱动系统接收到的电压U输出与丝杠的转速v2及步进电机驱动系统的参数c、步进电机与丝杠的传动比n成正比U输出=cnv2，丝杠的导程为d，丝杠的行程s=（v2/v1）d，其中s=x，自动走刀控制器的参数a=（bmd）/（cnx2），U输出=（bmd）/（cnx）·U输入。
由上述算式可以看出，当测速轮与主轴的传动比m和丝杠与步进电机的传动比n相同，转速编码器的参数b和步进电机驱动系统的参数c相同（也可选取二者比值固定的转速编码器和步进电机驱动系统，转速编码器参数b与步进电机驱动系统参数c的比值为10：1-1：10，此处选用1:1），走刀器的加工由丝杠的导程d和输入的加工参数x决定。这两个数据，都可以在自动走刀控制器的输入设备上输入相关信息。
当选用合适参数配置的转速编码器3和步进电机驱动系统5时，预设值为x，主轴1转速与丝杆转速达到1:x的理想状态时，选用导程为转动一圈行进d的丝杠2，输入加工的预设值为x，加工过程中，主轴1转1圈，丝杠2转x圈，刀具行程为xd，加工部件的螺距即为xd。
皮带轮6和齿轮7的传动比均为1:1，在选择皮带轮6和齿轮7时选用相同型号的皮带轮和齿轮，可明确得出传动比为1:1。
步进电机52设置于丝杠2同侧，有利于减少步进电机52的占地空间，缩短机床的尺寸，更加符合小型机床和家用机床的定位，驱动主轴1的电机11同理设置于步进电机52的同一侧。
所述电机11和步进电机驱动系统5配备有48V的电源，自动走刀控制器4配有5V电源。
所述丝杆2的导程d为1-10mm/r。
所述主轴1的转速恒定，转速为800-1600r/min。
与现有技术相比，本实用新型使用原理为：本实用新型的工作原理为：先将待加工的工件安装在主轴端部的夹具上，调整刀具的位置，使刀具位于加工的起始位置，在自动走刀控制器的输入装置上输入加工参数x，启动走刀器，转速编码器的测速轮随主轴的转动并输出电压信号给自动走刀控制器，自动走刀控制器根据电压信号U输入、输入的加工参数x和内置参数a经内置的算法输出电压信号U输出给步进电机驱动系统，步进电机驱动系统根据接收的U输出、步进电机驱动系统内置参数c驱动步进电机以一定速度转动，步进电机的转速与主轴转速和加工参数直接相关，步进电机带动丝杠转动，滑台的移动速度与丝杆的转速及导程成正比，丝杠带动滑台和滑台上的刀具进行移动，对工件进行加工，主轴转动一圈配合刀具的导程可以精准加工出所需工件，本系统可将传统小型机床实现简单的参数输入即可完成高精度的加工，效率高，制作成本低，省时省力，加工工件的质量和精度高。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：包括转速编码器、自动走刀控制器及由步进电机驱动器和步进电机组成的步进电机驱动系统，所述转速编码器与走刀器主轴传动连接且与自动走刀器信号连接，所述自动走刀控制器与步进电机驱动器信号连接，所述步进电机驱动器与所述步进电机信号连接，所述步进电机与走刀器的丝杆传动连接，所述自动走刀控制器设有预设加工参数x输入装置，所述自动走刀控制器的内置参数a=（bmd）/（cnx2），其中b为转速编码器的自身参数，c为步进电机的驱动参数，d为丝杆的导程，m为转速编码器的测速轮与主轴的传动比，n为步进电机与丝杆的传动比。
2.如权利要求1所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述转速编码器安装固定在走刀器的机架上，所述主轴上设有皮带轮，所述皮带轮通过皮带与所述转速编码器的测速轮传动连接。
3.如权利要求1所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述步进电机驱动器设置于丝杠的同侧，步进电机驱动器的转子端部与丝杠的端部相互啮合的齿轮。
4.如权利要求1或2所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述测速轮与主轴的传动比为1:1，m=1。
5.如权利要求1或3所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述步进电机与丝杆的传动比为1:1，n=1。
6.如权利要求1所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述转速编码器参数b与步进电机驱动系统参数c的比值为10：1-1：10。
7.如权利要求1所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述丝杆的导程d为1-10mm/r。
8.如权利要求1所述的一种小型电子走刀器的控制系统，其特征在于：所述主轴的转速恒定，转速为800-1600r/min。
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