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刨床数控改造后的自动刀架及其控制

2013年09月02日 15:34点击:710作者:默认来源:>>进入该公司展台

  【中国机床资讯网】导读:在机械制造行业,经常需要加工截面是复杂曲线的柱面零件,如罗茨真空泵转子。根据零件是柱面的特点易于在刨床上加工,为了在刨床上加工复杂曲线柱面,我们对BC6063普通牛头刨床进行了数控改造。
  
  数控系统是自己设计的单片机系统,CPU为80C196KC,传动部件采用滚珠丝杠,步进电机驱动,为实现平面曲线的加工,需要两坐标联动,原工作台纵向运动改为由步进电动驱动。考虑到工作台较重,垂直进给运动由改造后的刀架实现,工作台的垂直移动保留,用于调整不同规格零件的加工范围。因为普通刨床无自动抬刀机构,刨刀在回程中要从工件上滑过,这不仅加大了刀具的磨损、降低了刀具耐用度,而且容易划伤工件表面。为此,我们采用下列措施对刀架加以改进:
  
  1.取消原刀具抬刀部分,改为刀具固定安装;
  
  2.每次刀具回程时,首先自动抬刀(应用中设定抬刀高度为0.5mm),在滑枕下次前冲之前刀具下降所移动的抬刀量;
  
  3.为了使刀具移动抬刀量,在步进电机轴上连接有光电编码盘,以控制步进电机运行步数,防止因电机丢步或过冲所造成的误差。
  
  滑枕运动位置检测及刀架进给控制
  
  根据刨床的切削性质,切削过程中不允许工作台或刀架进给,否则将损坏刀具和工件。因此,刀架及工作台必须在滑枕换向的空刀期间完成进给运动,包括自动抬刀。为了检测滑枕的运动位置,在滑枕座上设置两个接近开关,安装位置如图1。
  
  图1接近开关的安装位置
  
  图1中虚线表示刀架运动路线,接近开关ST1、ST2的信号由80C196KC端口P0.0和P0.1接收,并且两信号经或门输出到高速输入端口HSI.0。通过调整两块金属块的位置,使刀具经过图中位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时ST1和ST2发信号的顺序为:
  
  在HSI.0的中断处理程序中检测P0口数据,并且循环指令给某一设定标志单元赋值,可以得出标志单元的数据呈规律性变化,如表1所示。由此,刀架及工作台的进给控制过程为:1)刀具过位置Ⅲ后刀架自动抬刀;2)在滑枕退回过程中并且在位置Ⅱ、Ⅰ期间内,刀架首先下降走完抬刀量,然后,刀架和工作台完成动进给运动。
  
  自动进给中断服务程序处理为:插补进给前先检查标志单元的内容,单元数值为12H时,刀架进给完成抬刀;单元数值为21H时刀架和工作台完成进给运动;同时刀架进给量与来自光电编码盘的脉冲数进行比较,补偿由于步进电机丢步或过冲引起的误差。
  
  经过数控改造后的牛头刨床用于加工罗茨真空泵转子,转子在其他机床上初步加工后,留有3mm余量,再由数控刨床完成粗、精加工,采用的刀具参数为:刀尖角约50°,主、副后角约4°~8°,刀尖直径r为2mm。应用证明,零件加工精度符合图纸设计要求,刀具经过修形后精加工转子的粗糙度可达Ra3.2。

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