專利名稱：空間座標(biāo)微控刃啟機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
空間座標(biāo)微控刃磨機(jī)是一種新型的加工旋轉(zhuǎn)銼的專用機(jī)床，主要由微電腦控制系統(tǒng)、工作臺、磨頭裝置、夾持裝置、步進(jìn)電機(jī)、機(jī)殼組成。其主要技術(shù)特征是用微電腦同時(shí)控制五個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動來完成在各種回轉(zhuǎn)體上(園球、園柱帶球頭、園錐、園錐球體、凹鼓形、橢園形等)磨削出各種空間復(fù)雜曲面組成的刀刃。
在日常冷加工中，特別是在復(fù)雜模具的加工中，常碰到一些空間復(fù)雜曲面，使用常用的刀具，需要設(shè)計(jì)成套的工裝模具或復(fù)雜工藝，才能完成加工任務(wù)，這就需要消耗較多的人力、工時(shí)和資金，而要降低這種消耗，往往需要直接使用各種空間復(fù)雜曲面組成刀刃的旋轉(zhuǎn)銼(模具銑刀)，而目前企業(yè)工具部門公知的設(shè)備很難加工出這種由空間復(fù)雜曲面組成刀刃的旋轉(zhuǎn)銼。本實(shí)用新型的任務(wù)，就是為解決好這種旋轉(zhuǎn)銼的刀刃加工問題而設(shè)計(jì)的，是功能性組合實(shí)用新型。
該專機(jī)采用金鋼石砂輪進(jìn)行磨削，一次成型刃磨出刀刃面；同時(shí)步進(jìn)電機(jī)的聯(lián)動，均根據(jù)刀刃的運(yùn)動軌跡建立的數(shù)學(xué)模型而編制的控制程序，具有靈活性大、可靠性高，加工精度好、適用范圍廣、操作簡單、調(diào)整維修方便，既可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，也便于開發(fā)新產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。
該專機(jī)X方向的運(yùn)動由步進(jìn)電機(jī)(4)帶動絲桿(12)來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動距離0－150mm；Y方向運(yùn)動的由步進(jìn)電機(jī)(5)帶動絲桿(11)來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動距離0－65mm；在X方向的旋轉(zhuǎn)與等分齒由步進(jìn)電機(jī)(2)帶動蝸輪副(9)實(shí)現(xiàn)，可任意旋轉(zhuǎn)0－360°；在磨削曲線回轉(zhuǎn)體時(shí)，旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)(3)帶動蝸輪副(10)實(shí)現(xiàn)，可旋轉(zhuǎn)0－250°；在加工曲線回轉(zhuǎn)體時(shí)，為了防止“干涉”，由步進(jìn)電機(jī)(1)帶動蝸輪副(8)使砂輪(7)逐漸改變螺旋角而實(shí)現(xiàn)可擺動±25°，上述的絲桿通過絲母與滾動軸承和機(jī)殼聯(lián)接。上述的蝸輪副是通過蝸桿、蝸輪軸與滾動軸承和機(jī)殼聯(lián)接。砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過電機(jī)帶動平皮帶輪實(shí)現(xiàn)，電機(jī)與平皮帶輪都固定在機(jī)殼上。
上述5個(gè)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動，均根據(jù)編制的控制程序，并將控制程序輸入單板內(nèi)機(jī)，然后根據(jù)每個(gè)電動脈沖數(shù)的要求，由單板電腦控制聯(lián)動而使每個(gè)步進(jìn)電機(jī)做出符合要求的空間曲面運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品磨削要求。
用單板機(jī)同時(shí)控制多個(gè)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動是這樣實(shí)現(xiàn)的所控制的幾個(gè)步進(jìn)電機(jī)，在同一時(shí)間內(nèi)的開齒、斷停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與速度的快慢都是根據(jù)不同的需要，在硬件上，將單板機(jī)輸出的TTL控制信號，經(jīng)過光電隔離、功率放大，從而驅(qū)動各個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動的工作系統(tǒng)；在軟件上，則利用Z－80PIO芯片來實(shí)現(xiàn)對TTL信號的控制。
本實(shí)用新型實(shí)施舉例采用Z－80PIO并具有一個(gè)可編程的和兩個(gè)輸入／輸出端口的芯片，它能與多種外接設(shè)備相連工作，而不必重新更改和外加邏輯電路，有了上述的硬件電路后用軟件來實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動時(shí)，只需控制使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的循環(huán)控制字，就可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制，用軟件來實(shí)現(xiàn)控制循環(huán)，其關(guān)鍵是步進(jìn)電機(jī)控制字的確定，其控制字，采用二位16進(jìn)制數(shù)，低位代表PIO輸出口的低四位，高位代表PIO輸入端口的高四位，以三相六拍驅(qū)動方法的真值表，便寫出相應(yīng)的控制字，依次固定于單板機(jī)的存儲單元后，便能以軟件的方法來控制步進(jìn)電機(jī)的工作，現(xiàn)以PIOA口為例來說明控制字的確定。
PIOA口(B口同)的八根引線可以控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，下面以A口為實(shí)施例略加說明。
在初始化程序中，先給各步進(jìn)電機(jī)均賦一初值(以前面所提的真值表為依據(jù))按輸出端口的控制字是F6進(jìn)行編排。
規(guī)定低電平有效，這時(shí)得出控制A步進(jìn)電機(jī)的控制字是FC，控制B步進(jìn)電機(jī)的控制字是FE，若要A電機(jī)驅(qū)動一步，則將A步進(jìn)電機(jī)三相六拍循環(huán)數(shù)＋1，取出與循環(huán)數(shù)相應(yīng)的控制字，賦于A寄存器，B步進(jìn)電機(jī)不動，則B寄存器內(nèi)容不變，這時(shí)兩個(gè)寄存器的內(nèi)容如下A寄存器 FCB寄存器 FE將B寄存器中的控制字循環(huán)左移三位后，A、B寄存器的內(nèi)容再進(jìn)行“與”運(yùn)算，其結(jié)果便使控制A步進(jìn)電機(jī)的三個(gè)引腳的控制字發(fā)生了變化，使A驅(qū)動了一步，控制B步進(jìn)電機(jī)的三個(gè)引腳的控制字不變化，使B保持原態(tài)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動過程中，若將循環(huán)數(shù)逐漸減1，即可使步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。
為此，合理的選擇驅(qū)動控制字，就可以使一片PIO芯片，控制4個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行不同的工作，若需控制4個(gè)以上的步進(jìn)電機(jī)則可用再擴(kuò)充一片PIO芯片的方法來實(shí)現(xiàn)。
該機(jī)與手動，半機(jī)械化式刃磨機(jī)、完全機(jī)械化式刃磨機(jī)比較有以下優(yōu)點(diǎn)
1、制造簡單、成本低，本系統(tǒng)由于采用機(jī)－－電一體化，從而使設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單，便于制造。整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)只有近百個(gè)工件，若設(shè)計(jì)單純機(jī)械性的，工件就要達(dá)上千件，制造復(fù)雜，周期長、成本高。
2、精度高，工作可靠。由于采用滾珠絲桿和變厚蝸桿，從而消除傳動間隙所造成的加工誤差，致使工作精度高，工作可靠。
3、適用性強(qiáng)、適合多品種，多規(guī)格的單件，成批生產(chǎn)。純機(jī)械性的設(shè)備在更換產(chǎn)品時(shí)，相應(yīng)要更換部件才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。裝卸比較麻煩，而這種機(jī)－－電結(jié)合的專機(jī)，只要通過鍵盤更改有關(guān)參數(shù)既可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，既方便又靈活。
與完全自動化的旋轉(zhuǎn)銼生產(chǎn)線比較，該機(jī)投資低，成本低，因而適用大中小型企業(yè)工刃具制造部門使用，而且適用性比以往任何工具銑床更強(qiáng)，能單件、批量地生產(chǎn)各種品種和各種規(guī)格的旋轉(zhuǎn)銼，確是一種萬能的旋轉(zhuǎn)銼轉(zhuǎn)用機(jī)床。
權(quán)利要求1.空間座標(biāo)微控刃磨機(jī)是機(jī)電一體，用金鋼石砂輪進(jìn)行磨削，為刃磨硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼(模具銑刀)開刀齒而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床，主要由微電腦控制系統(tǒng)、工作臺、磨頭裝置、夾持裝置、步進(jìn)電機(jī)、機(jī)殼組成。其技術(shù)特征是，用微電腦同時(shí)控制五個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動來完成在各種回轉(zhuǎn)體上磨削出各種空間復(fù)雜曲面組成的刀刃，其X方向(橫向)的運(yùn)動由步進(jìn)電機(jī)(4)帶動絲桿(12)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動距離0-150mm，其Y方向(縱向)的運(yùn)動由步進(jìn)電機(jī)(5)帶動絲桿(11)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動距離0-65mm，在X方向的旋轉(zhuǎn)與等分齒由步進(jìn)電機(jī)(2)帶動蝸輪副(9)實(shí)現(xiàn)，可旋轉(zhuǎn)0-360°，在磨削曲線回轉(zhuǎn)體時(shí)，旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)(3)帶動蝸輪副(10)實(shí)現(xiàn)，可旋轉(zhuǎn)0-250°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間座標(biāo)微控刃磨機(jī)，其技術(shù)特點(diǎn)是，在磨削曲線回轉(zhuǎn)體時(shí)，為了防止“干涉”而由步進(jìn)電機(jī)(1)帶動蝸輪副(8)，使砂輪(7)逐漸改變螺旋角度來實(shí)現(xiàn)，可擺動±25°。
專利摘要空間座標(biāo)微控刃磨機(jī)是機(jī)電一體，用微電腦進(jìn)行控制，用金剛石砂輪進(jìn)行磨削。為刃磨硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼(模具銑刀)開刀齒而新設(shè)計(jì)的專用機(jī)床。其技術(shù)特征是用微電腦同時(shí)控制的五個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動來完成在各種回轉(zhuǎn)體上磨削出各種空間復(fù)雜曲面組成的刀刃。本實(shí)用新型與手動、半機(jī)械化式刃磨機(jī)或完全機(jī)械化刃磨機(jī)比較，具有制造簡單、成本低、精度高、工作可靠、適應(yīng)性強(qiáng)；與完全自動化的旋轉(zhuǎn)銼刃磨生產(chǎn)線比較，能單件、批量刃磨多品種、多規(guī)格的產(chǎn)品。
文檔編號B24B49/10GK2040834SQ8720580
公開日1989年7月12日 申請日期1987年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年3月30日
發(fā)明者張世昌, 傅佑同, 高斯脫, 鄭立言, 杜君文, 蔣之平, 梁錦文 申請人:開封量具刃具廠, 天津大學(xué)