專利名稱：激光測量、數(shù)控精密自動切削裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型是一種用于曲面工件加工的激光測量、數(shù)控精密自動切削裝置。
目前，由于現(xiàn)有的切削裝置缺乏自動測量加工控制的手段，因而在加工曲面工件時普遍存在既不準確又不經(jīng)濟的弊病。例如，C8011B車輪車床就是按照人工測量和仿形樣板定下的進給切削量，由手動進刀來修復火車輪的。因此，常使火車輪的切削量額外增加，從而導致火車輪的使用壽命大大縮短，因為火車輪的直徑每減少一厘米就少跑70-80萬公里，經(jīng)濟損失慘重。
本實用新型的目的是提供一種激光測量、數(shù)控精密自動切削裝置，實現(xiàn)準確和經(jīng)濟的自動切削法來制造或修復具有曲面的工件。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括切削機床、激光器和控制柜；激光器箱體內(nèi)折形排列裝有激光頭、箱門自動開關(guān)，激光頭與箱體絕緣；激光器裝在切削機床的刀架旁，激光頭和機床伺服電機以電纜連接控制柜內(nèi)的智能控制電路；智能控制電路包括機床繼電控制電路、激光檢測電路和伺服控制電路，它們與PC總線工業(yè)控制計算機即工控機接口相連。
本實用新型的工作原理是先由激光器掃描工件，再由工控機將掃描結(jié)果與內(nèi)存標準曲線擬合比較，并分別計算出預置曲線、最優(yōu)曲線和經(jīng)濟曲線的加工量供操作者選擇，然后根據(jù)操作者的選擇自動進行數(shù)控加工，加工完畢自動退到指定位置等待下次加工。
本實用新型具有以下主要優(yōu)點大大提高了設備的加工性能，實現(xiàn)自動測量和數(shù)控加工；使制造和修復各種曲面工件的工藝變得簡單；在保證產(chǎn)品質(zhì)量和使用價值的前提下，能實現(xiàn)準確和經(jīng)濟加工。
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中控制柜3內(nèi)的智能控制電路方框圖。
圖3是圖1中激光器2結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖5是本實用新型使用狀態(tài)示意圖。
本實用新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括切削機床1、激光器2和控制柜3，激光器裝在切削機床的刀架旁。
如圖2所示，控制柜內(nèi)設有智能控制電路，該電路包括機床繼電控制電路、激光檢測電路和伺服控制電路，它們與PC總線工業(yè)控制計算機即工控機的接口相連。其中，機床繼電控制電路是由PLC可編程控制器控制的電路，它將開關(guān)信號由多路I/O接口輸入到工控機中去，PLC可編程控制器可用日本三菱公司F系列產(chǎn)品。PLC的任務是一是根據(jù)控制面板上的控制指令控制電機運轉(zhuǎn)和電磁閥、電磁離合器、激光器的通斷狀態(tài)；二是監(jiān)視各種極限開關(guān)、油壓檢測開關(guān)和各種繼電器的工作狀態(tài)，并將整機工作狀態(tài)用指示燈顯示在控制面板上；三是將控制面板上控制伺服狀態(tài)的指令信號，通過PLC隔離重組后輸入工控機的輸入卡，以減少信號傳輸過程中的干擾和輸入卡的端子數(shù)。此外，PLC還可以根據(jù)工控機和伺服裝置的故障指令及外部的極限故障，及時切斷電源，以保護設備不受損壞。
激光檢測電路工作由激光器完成。激光器內(nèi)的激光頭12(圖4)可采用日本松下公司的產(chǎn)品，其由控制器和激光傳感器組成。ANR1215激光傳感器的測距范圍在80-180mm，所以在使用時，必須將工件與激光器之間的距離進行控制，以確保在規(guī)定范圍內(nèi)進行檢查。該電路將檢測信號由A/D轉(zhuǎn)換接口輸入到工控機中去。
伺服控制電路與工控機構(gòu)成數(shù)控加工電路。伺服控制電路中，設有伺服控制器，以標準電纜連接伺服電機，并將伺服狀態(tài)信號由伺服驅(qū)動器接口輸入到工控機中去。伺服控制器可采用西門子公司SIMODRIVE6SN11-A系列產(chǎn)品，例如PCL-832型號工控機可采用臺灣研華牌產(chǎn)品，其有PCL-6147L系統(tǒng)板和內(nèi)部存貯器512KB。顯示系統(tǒng)可由VGA彩色顯示卡和彩色顯示器組成，具有640×480象素的圖形分辨率。工控機的工作原理是通過伺服控制器控制伺服電機運行；通過A/D轉(zhuǎn)換卡將激光器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過I/O接口板將控制面板、PLC可編程控制器和零點檢測開關(guān)輸出的開關(guān)信號輸入到工控機中去，使工控機按控制指令執(zhí)行相應的程序，同時將整機當前的狀態(tài)通過顯示器在熒光屏上供操作者監(jiān)視。
激光器的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示其箱體4上面有與之螺釘相連的大蓋16和小蓋23，兩蓋結(jié)合處以交錯咬合相連，這樣可避免灰塵落入箱內(nèi)，螺釘可選用內(nèi)六角螺釘17。在箱體右側(cè)方設有箱門9，此門有2個鉸接耳8，其中1個鉸接耳供門鉸軸11由其穿連小蓋和箱體底板，從而使箱門與箱體鉸接，門鉸軸可以是螺栓；另1個鉸接耳可作為箱門與連桿21的鉸接部件，其鉸軸可用螺釘10。在箱體腔內(nèi)，曲折隔開排列有激光頭12和箱門自動開關(guān)。通過2個套有絕緣套5的內(nèi)六角螺釘，將激光頭固定在箱體側(cè)壁上。在激光頭和箱壁之間設有絕緣墊6，它與絕緣套的作用是保證激光頭與箱體絕緣。激光頭的軸線與水平線的夾角α1可以是30°。激光頭可由電纜18連接控制柜內(nèi)的電路。
箱門自動開關(guān)包括開門、關(guān)門機構(gòu)，箱門開度α2設計為45°(如圖3右側(cè)虛線所示)。在開門機構(gòu)中設有與箱門鉸接的連桿21，此桿另一端即左端通過與銜鐵14鉸接的接頭20螺紋相連，銜鐵裝在電磁鐵15的線圈內(nèi)。鉸軸13上套有隔套19，以利銜鐵與接頭穩(wěn)固連接。在關(guān)門機構(gòu)中；設有扭簧22，套在門鉸軸11上，其支承臂板于箱體立柱7上。箱門自動開關(guān)工作原理是在電磁鐵作用下，銜鐵縮回，使連桿拉開箱門，于是激光頭可向工件發(fā)射激光32。反之，在扭簧彈力作用下，銜鐵和連桿伸出，使箱門關(guān)上。
上述切削機床1是原始加工機床，可以是車床、銑床，刨床或其它種機床。本實施例給出的是經(jīng)改造后的C8011B車輪車床(如圖5所示)，該車床是一種專用于火車輪對修復的設備激光器2裝在刀架旁，以電纜18連接控制柜3。該車床刀架上設有X向坐標極限開關(guān)24、Z向坐標極限開關(guān)25、伺服電機27、Z向坐標原點28、X向坐標原點29、工件軸向定位測頭30、車刀31和工件33(即火車車輪)。伺服電機可選用西門子驅(qū)動電機及驅(qū)動系統(tǒng)，其以電纜連接控制柜。序號26是總電纜。為了使附圖簡潔，除控制柜外，圖中部件僅畫了一半。
下面簡述一下該車床的工作過程先進行面板操作和鍵盤操作，使控制柜內(nèi)的工控機自動進入加工程序，于是激光器對車輪掃描、形成二維測量曲線，再經(jīng)工控機擬合比較，運算出既準確又經(jīng)濟的修復車輪的加工量供操作者選擇，然后根據(jù)操作者的選擇，車床對車輪自動完成數(shù)控加工任務。
權(quán)利要求1.一種激光測量、數(shù)控精密自動切削裝置，包括切削機床(1)，其特征是設有激光器(2)和控制柜(3)，前者箱體(4)內(nèi)曲折排列有激光頭(12)和箱門自動開關(guān)，激光頭與箱體絕緣，激光器裝在切削機床的刀架旁，激光頭和機床伺服電機以電纜連接控制柜內(nèi)的智能控制電路，該電路包括機床繼電控制電路、激光檢測電路和伺服控制電路，它們與PC總線工業(yè)控制計算機即工控機的接口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征是箱門自動開關(guān)包括開門、關(guān)門機構(gòu)，箱門(9)開度為45°；在開門機構(gòu)中，設有連桿(21)，其一端與箱門鉸接，另一端通過與銜鐵(14)鉸接的接頭(20)螺紋相連，銜鐵裝在電磁鐵(15)的線圈內(nèi)；在關(guān)門機構(gòu)中，設有套在門鉸軸(11)上的扭簧(22)，其支承臂板于箱體立柱(7)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征是機床繼電控制電路是由PLC可編程控制器控制的電路，其將開關(guān)信號由多路I/O接口輸入到工控機中去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的切削裝置，其特征是切削機床(1)是C8011B車輪車床。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的切削裝置，其特征是切削機床(1)是銑床或刨床。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征是伺服控制電路中，設有伺服控制器，以電纜連接伺服電機，并將伺服狀態(tài)信號由伺服驅(qū)動器接口輸入到工控機中去，它們構(gòu)成數(shù)控加工電路。
專利摘要本實用新型是一種用于曲面工件加工的激光測量、數(shù)控精密自動切削裝置,其包括切削機床1、激光器2和控制柜3;激光器由激光頭12和箱門自動開關(guān)組成,裝在機床刀架旁;激光頭和伺服電機以電纜連接控制柜;柜內(nèi)設有工業(yè)控制計算機和與之接口相連的機床繼電控制電路、激光檢測電路和伺服控制電路。本實用新型具有提高設備加工性能、簡化加工工藝以及能對各種曲面工件實現(xiàn)準確和經(jīng)濟加工等優(yōu)點。
文檔編號G05B19/18GK2378150SQ9923769
公開日2000年5月17日 申請日期1999年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月13日
發(fā)明者詹益清, 左智勇, 王慶, 謝科, 袁正超, 韓小平 申請人:武漢市青山機電廠