CN87212702U - 微机控制工件孔激光处理机床 - Google Patents

Abstract

微机控制工件孔激光处理机床。采用激光束不运动，工件升降、旋转并移位的结构方案。由微机控制二台步进电机，经蜗轮减速箱，分别通过丝杠、花键轴使升降套筒升降，旋转轴旋转而实现工件的升降、旋转。工件装在滑台上，采用气动逻辑控制技术、气液转换技术、旋转轴气动传递技术实现滑台和工件的移位。整机结构紧凑，刚性好，工作安全可靠，激光处理质量高，适合于工业生产线上应用。

Description

微机控制工件孔激光处理机床

本实用新型属于工件孔激光处理设备的技术改进。

在本实用新型提出之前，工件孔激光处理机床一般采用以下三种结构方案：一、工件不动，激光束旋转，升降。二、工件升降，激光束旋转。三、工件旋转，激光束升降。这三种方案共同的缺点是激光束运动机构复杂，精度要求过高。特别当工件为发动机气缸体时，在流水线加工中，由于铸铁缸体加工时加工粉尘污染大，很容易使精密的光学运动机构因磨损而失去精度，从而影响激光处理质量。此外，运动中的光学镜片的冷却机构，也因长时间工作而容易发生故障，从而造成昂贵的镜片损坏。光学部件运动中心与工件运动中心的同轴度误差会影响激光束离焦量的变化，直接造成激光处理质量不稳定。

本实用新型为了克服上述种种缺点而不采用上述三种结构方案，提出激光束不运动，工件升降、旋转并移位的新结构方案。这种机床结构紧凑，刚性好，工作可靠，安全性好，达到了改善工作条件，提高激光处理质量的目的。

本实用新型的要点是：在微机控制下采用激光束不运动，工件升降旋转并移位的结构方案，即一、工件升降机构：步进电机30通过蜗杆28带动蜗轮27，蜗轮27内孔是螺纹，回转时驱动丝杠16升降，以推动升降套筒13在底座18中心孔中升降，并推动工作台32升降，从而使滑台5和工件3升降。升降套筒13外园柱面沿轴线方向有键槽，与其滑动配合的底座18的顶端面上开有键槽，二个键槽中插一个导向键41，以保证升降套筒13升降时不会转动。二、工件旋转机构：步进电机29通过蜗杆25带动蜗轮26，蜗轮26内孔为花键孔，回转时驱动花键轴15，并通过齿轮24、14使旋转轴12旋转。工作台32固定在旋转轴12的旋转轴凸缘31上，旋转轴12旋转时，装在工作台32上的滑台5和工件3也随之旋转。三、工件安装定位和移位机构：工作台32上装有滑座9，其上装有滑台5，下面固定一块滑台定位板6，滑台5和滑台定位板6可以在导轨2中左右移动。工件装在滑台5上，用工件底面上二个定位销孔插在滑台5上由二个工件定位气缸4和33所驱动的活塞杆端部的定位销上来定位。滑座9内装有滑台驱动油缸8和滑台定位气缸7，滑台定位气缸中活塞杆端部的定位销插在滑台定位板6上经过精确加工的定位孔中。在激光处理时，滑台定位气缸7上的定位销中心线与旋转轴12中心线以及被处理工件孔的中心线在同一直线上或有较高同轴度。滑台驱动油缸5内的液体作用在油缸活塞上推动活塞杆左右移动，活塞杆通过杠杆与滑台5相连接，从而使滑台5和工件3左右移动。四、控制机构：工作台32和工件3的升降旋转用微机控制二台步进电机29、30的运行频率来实现无级调速，以适应各种激光处理工艺参数的要求，使激光束可以在工件孔表面上加工出等螺距、不等螺距、网格状激光扫描规迹。微机同时控制一台装在激光功能监测仪上的小型步进电机，通过齿轮减速器，驱动激光功率控制电位器，使激光器输出功率按激光处理工艺参数的要求作有规律的变化。为控制滑台5和工件3左右移位采用了微机控制下的旋转轴气动传递技术、气动逻辑控制技术、气液转换控制技术来控制滑台驱动油缸8活塞推杆的运动以实现滑台5和工件3的移位。为采用旋转轴气动传递技术，在旋转轴12内钻有相交成直角的气道34、35、21三个，在升降套筒13的内孔中开有5个环槽36、37、38、39、40，其中36、38、40三个环槽分别与旋转轴上的对应气道34、35、21相通。环槽之间有6个O形密封圈20密封。采用了旋转轴气动传递技术后，气源控制信号在旋转轴转动的同时，就能传递到滑台5上去。控制滑台运动的气源P通过气管把气体引至环槽36、38、40，并通过气道34、35、21把气体引至工作台滑座9内。为防止泄漏气体对相邻气道产生影响，泄漏气体由泄漏环槽37、39引入大气，整个滑台5的运动由气动逻辑回路控制。微处理机发出S₁′，S₂′电信号，经电气转换元件，将电信号转换成气控信号S₁、S₂，S₁为滑台5前进（右移）信号，S₂为滑台5返回（左移）信号，通过气动逻辑回路板11，并通过气液转换器10来驱动驱动油缸8活塞和活塞杆的左右运动，以实现滑台5的左右移位。为适应工件多孔处理的需要如在激光处理六缸发动机缸孔时，滑台5要移动5次，因此在滑座9上对应于发动机缸体6个缸孔的位置，装有6只行程气阀a、b、c、d、e、f（如有n个孔则应装n只）。滑台上装有挡铁。为进一步提高滑台定位精度，由行程气阀发出讯号驱动滑台5定位气缸7的活塞推杆端部的定位销，插在滑台定位板6上精确加工过的定位孔内。气液压控制过程详见附图4，整机的工作过程见附图5动作框图，微机控制过程见附图6主程序流程框图。

本实用新型的优点是：一、工作可靠。由于激光束不运动，导光系统中的反射镜、透镜便于冷却，安装位置易保证精度，也不易发生断水烧毁镜片等事故。且控制机构采用高压可动件气动逻辑元件，可靠性高，对气源过滤精度要求也低。二、安全性高。激光束固定射向一个方向，不存在激光束旋转时，由于控制系统的故障，造成激光束扫向周围设备及工作人员的危险。三、激光处理质量高。由于激光束不运动只工件旋转，离焦量保持恒定，不受机床制造安装误差等造成不同轴度误差影响，因而激光处理质量提高。四、机床结构紧凑，刚性好。升降与旋转机构合为一台减速器，缩小了机床体积。五、使用范围广。在滑台5上更换不同夹具就可以处理任何轴、套、盘类零件。

附图共7个。图1为本实用新型结构示意图。图2为旋转轴和升降套筒局部放大图（旋转轴气动传递结构示意图）。图3为蜗轮减速箱结构示意图。图4为本实用新型动作框图。图5为气液压控制原理图。图6为微处理机主程序流程框图。图7为接口连接框图。

图中：1为滑台端盖，2为导轨，3为工件，4、33为工件定位气缸，5为滑台，6为滑台定位板，7为滑台定位气缸，8为滑台驱动油缸，9为滑座，10为气液转换器，11为气逻辑回路板，12为旋转轴，13为升降套筒，14、24为齿轮，15为花键轴，16为升降丝杠，17为减速箱，18为底座，19、23为轴承，20为O形密封圈，21、34、35为气道，22为锁紧螺母，25、28为蜗杆，26、27为蜗轮，29、30为步进电机，31为旋转轴凸缘，32为工作台，36、37、38、39、40为环槽，P为气源，J为激光器功率控制电位器，a、b、c、d、e、f为行程气阀，g为行程气阀，S₁′、S₁′为电信号，S₁、S₂为气控信号。41为导向键。

Claims (4)

1、一种工件孔激光处理机床，其特征在于在微机控制下采用激光束不运动，工件升降、旋转并移位的结构，即：

(a)工件升降机构：由步进电机30，蜗杆28，内孔带螺纹的蜗轮27，升降丝杠16，升降套筒13，底座18，工作台32等所构成。工作台32上装有滑台5和工件3。升降套筒13外园柱面沿轴线方向有键槽，与其滑动配合的底座18中心孔端面上也有键槽，并有一个保证升降套筒13升降时不转动的插在键槽中的一个导向键41；

(b)工件旋转机构：由步进电机29，蜗杆25，内孔为花键孔的蜗轮26，花键轴15，齿轮24、14和旋转轴12等所构成。工作台32固定在旋转轴12的旋转轴凸缘31上；

(c)工件安装定位和移位机构：工作台32上装有滑座9，其上装有滑台5，下面固定一块滑台定位板6，滑台5和滑台定位板6装在可以使其左右移动的导轨2中。工件底面上有二个定位销孔，滑台5上有二个工件定位气缸4和33，其所驱动的活塞杆端部是二个定位销与工件底面二个定位销滑动配合。滑座9内装有滑台驱动油缸8和滑台定位气缸7。滑台定位气缸7中的活塞杆端部是一个定位销与滑台定位板6上的定位孔滑动配合。在激光处理时，滑台定位气缸7中活塞杆端部定位销的中心线与旋转轴12的中心线以及被处理工件孔中心线在同一直线上或有较高的同轴度。滑台驱动油缸8的活塞杆通过杠杆与滑台5相连接；

(d)控制机构：实现工件升降，旋转的是能控制二台步进电机29、30的微机，滑台5和工件的移位控制采用微机控制下的旋转轴气动传递技术、气动逻辑控制技术和气液压转换技术，旋转轴气动传递技术即在旋转轴12内钻有相交成直角的气道34、35、21三个，在升降套筒13的内孔中开有5个环槽36、37、38、39、40，其中36、38、40三个环槽分别与旋转轴上的对应气道34、35、21相通。环槽之间有6个O形密封圈。控制滑台运动的气源P通过气管把气体引至环槽36、38、40，并通过气道34、35、21把气体引至工作台滑座9内；

为实现气动逻辑控制技术和气液压转换技术在滑座9内装有气液转换器和气动逻辑回路板11。

2、如权利要求1所说的微机控制工件孔激光处理机床，其特征在于在进行工件孔多孔处理时，工件有n个孔，滑座9上对应于n个孔的位置装有n只行程气阀。

3、如权利要求1或2所说的微机控制工件孔激光处理机床，其特征在于微机应有能控制二台步进电机29、30的运行频率来实现无级调速，适应各种激光处理工艺参数的要求，使激光束能在工件孔表面上加工出等螺距、不等螺距、网格状激光扫描规迹的微机程序。

4、如权利要求3所说的微机控制工件孔激光处理机床，其特征在于为使在微机控制下能使激光器输出功率按激光处理工艺参数的要求作有规律的变化，在激光功率监测仪上装有一台小型步进电机和激光功率控制电位器。

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