多用途数控车床制造技术

一种多用途数控车床，由步进电机、齿轮箱、齿轮丝杆间隙自补装置、溜板箱、丝杆、纵横向手柄及刻度示值装置组成。其采用了浮动原点工作法，且在齿轮箱与溜板箱上装置一光杆，位于溜板箱上的锥齿轮可随溜板箱延光杆移动，同时其采用了一个三位转换控制开关，车床功能的实现由普通工作方式程序、半自动工作程序和数控工作方式程序三种软件支持。本车床的设计成本低、精度高，且可使微机在车床上大面积推广，实现了经济型数控车床一机多用。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控车床领域。现有的数控车床按控制方式可分两大类一类是闭环式控制系统，它采用光栅、磁尺感应同步器等作为闭环检测反馈元件，功率较大，床身做成倾斜式，其特点是技术成熟、精度高，但成本也很高，一般在40万人民币左右一台，比一台普通车床的成本高出10倍。另一类是开环控制系统的数控车床，属经济型数控车床，它的特点是设计制造简单、成本低、功率较小，可应用于各种类型的普通车床，但它精度低，每次调整好的间隙不能长时间保存，致使精度不稳定。这种开环式经济数控车床，基本采用普通车床(或叫万能螺丝车床)的整体设计格局，按目前流行的设计方法，很容易把普通车床改装成开环式经济数控车，但这样一来，每个要上车床的零件，不管它的形状简单、复杂，也不管零件的批量大小，都要编制程序，经过一套调试过程，反而使加工不经济。经粗略估计，在全部需上车床加工的零件中，有80%-90%的零件上数控车是不经济的，这也就限制了计算机在普通车床上的大面积推广。综上所述，现有的开环式数控车床存在下列不足1，开环系统精度低;2，计算机在车床上不能大面积推广;3，缺少一个设计既能适合计算机对旧机床的数控改造，又适合做为普通车床的替代产品。本专利技术的目的是针对上述不足，提出一种多用途数控车床。本专利技术首先采用了一项“开环系统齿轮和丝杆间隙自动补偿装置”的技术，该技术本申请人已申请专利，在此基础上，采用浮动原点工作法代替旧的回零原点工作法，机械设计方面保留车床溜板箱的纵横向手柄，取消刀补穿存器，并把刻度装置与步进电机联动;齿轮箱的齿轮采用普通齿轮代替原双片弹簧齿轮;在手柄位置装置一个三位转换控制开关，分别进行三种工作方式的控制，这三种工作方式由普通工作方式程序、半自动工作方式程序和数控工作方式程序三种软件程序支持。现先简述“开环系统齿轮和丝杆间隙自动补偿装置”(专利申请号为92209766.6)的技术特征和作用，这种补偿装置每个座标上装一套，在每次步进电机反向时，计算机先检测装置的输出头，有“1”信号出现时才开始计算行走的步长，这种装置它既能消除齿轮、丝杆、轴承的反向间隙，又能补偿一部分进给系统因弹性变形而丢失的脉冲，更重要的是在以后长时间的加工过程中，齿轮、丝杆、轴承都会因磨损而产生间隙，这种间隙不论产生多少，都是自动消除的，这就使传统的开环系统带有了一些半闭环的性质，简化了系统的设计，提高了系统的精度，本专利技术首先是在采用了该项技术的基础上，在车床的运行方式和机械设计方面作了改进，并采用了一个三相转换开关，控制三种控制程序，实现了经济型数控车床一机多用。现根据附图对本专利技术做进一步详述附图说明图1是开环式经济型数控车床的回零原点工作法示意图;图2是本专利技术的浮动原点工作法示意图;图3是本专利技术的走刀方向示意图;图4是经济型数控车床每一座标的传动系统示意图;图5是本专利技术数控车床每一座标的传动系统示意图;图6是本专利技术三位转换开关控制图;图7是本专利技术的普通工作方式程序流程图;图8是本专利技术的半自动工作方式程序流程图;图9是本专利技术的数控工作方式程序流程图。如图1所示，经济型数控车床加电启动时，电气控制线路保证机床的溜板1处于回零原点(Ⅰ)处，这时与机床上主轴的基准坐标为(X、Z)，此为定值。编程时，根据零件尺寸，再设定一个机械原点(Ⅱ)处，这个原点是当每加工完一个零件时，刀具2退回停留的位置，机械原点相对于回零原点的座标是(X1、Z1)，这里Z-Z1＝Z2，X-X1＝X2，则(X2、Z2)就是机械原点相对于机床主轴基准的位置。当刀架Z前进X3一零件半径，纵向行走Z3，则加工出第一段直径，其余类推。当换下一个零件时，或是刀具磨损重新装刀后，就要进行试车，试车一刀，测量零件直径和长度，如和图纸不符，则把差值输入X和Z两个方向的刀补寄存器，再重新加工第二刀时，两个座标中都已加入了差值，直到零件加工合格，调整才结束进入正常加工，可见，这种设计的车床加工出的零件精度不稳定，调试繁琐。图中3是零件，4是齿轮箱。本专利技术取消了回零原点工作法，提出一种浮动原点工作法，如附图2所示，编程时，把待加工的零件起始点作为计算机编程的起始点，如果按图2在一次走刀中要再前面两个台阶，则刀尖所走路线如图3所示(1)-(2)-(3)-(4)-(5)，到(5)时就停止，相当于回零原点工作法中的机械原点位置，也是每次加工循环的终点。采用了浮动原点，刀具对好的那个点，就是刀尖上的点，为程序的起始点，其中图2中，3是零件，4是齿轮箱。图3中A是机械原点位置，B是浮动原点位置。因本专利技术仍保留了纵横向手柄，不论哪种工作方式，起始的对刀和重启以后的对刀，都非常方便，只不过本专利技术采用步进电机进行走刀代替原机械传动进行走刀，本专利技术不但简化了设计，而且取消了刀补，不需要再设刀补穿存器，对于刀架上几把刀的相对位置，仍和经济型数控车相同，用对刀样板来解决。本专利技术对车床每一坐标的传动系统做了特殊设计，对照普通经济型数控车床的传动系统，如附图4、附图5所示，1是步进电机，2是齿轮箱，3是溜板箱，4是刀架，5是滚珠丝杆，6是双片组合齿轮，7是普通齿轮，8是补偿装置，9是锥齿轮，10是手轮刻度盘，11是光杆。本专利技术在车床传动系统的齿轮箱2与溜板箱3间的丝杆5上装置一齿轮丝杆间隙补偿装置8，并在齿轮箱2与溜板箱3上加了一根光杆11，锥齿轮9随溜板延光杆11移动，把手动把柄和步进电机联在一起，正常移动时，步进电机1转动，溜板3移动，手轮刻度盘10也随着一起转动，反过来，用手轮转动移动溜板3时，步进电机1转子也随着空转，在手轮刻度盘10上有一个联锁肖，锁肖可以控制手轮转动溜板箱3，同时断开步进电机电源。对于较大中心距的车床，为解决空行程的快速移动，在溜板箱中还可加快速电机，提高普通工作方式的加工效率，但在程序循环过程中，不能用快速电机，而只采用软件，改变进给量，使溜板产生快速移动。基于本专利技术机械部分的特殊设计，原经济型数控车床可扩展两种工作方式，共有普通工作方式、半自动工作方式、数控工作方式三种，这三种工作方式通过一个三位转换控制开关，配有三套软件程序来实现，如附图6、图7、图8和图9的程序流程图，有以上三种软件的支持，手动工作方式时，即按普通车床的工作方式工作，半自动工作方式时，能把所有待加工的零件分成十六种循环，以适应零件形状简单，批量较大的加工件，提高效率，数控工作方式时，能和现今通用的经济型数控车床一样，编程加工。权利要求1.多用途数控车床，其进给系统由步进电机、齿轮箱、齿轮丝杆间隙自补装置、丝杆、溜板箱、纵横向手柄及刻度示值装置组成，其特征在于本车床采用了浮动原点工作法，以刀尖和待加工零件的第一接触点为原点作为编程基准点；本车床在齿轮箱与溜板箱上装置一光杆，位于溜板箱上的锥齿轮可随溜板箱延光杆移动，在溜板箱外有一手轮刻度盘与锥齿轮相连，且手动和步进电机联在一起，另齿轮箱中的齿轮采用普通齿轮；车床采用了一个三位转换控制开关，分别由普通工作方式程序、半自动工作方式程序和数控工作方式程序三种软件支持。全文摘要一种多用途数控车床，由步进电机、齿轮箱、齿轮丝杆间隙自补装置、溜板箱、丝杆、纵横向手柄及刻度示值装置组成。其采用了浮动原点工作法，且在齿轮箱与溜板箱上装置一光杆，位于溜板箱上的锥齿轮可随溜板箱延光杆移动，同时其本文档来自技高网...

【技术保护点】
多用途数控车床，其进给系统由步进电机、齿轮箱、齿轮丝杆间隙自补装置、丝杆、溜板箱、纵横向手柄及刻度示值装置组成，其特征在于：本车床采用了浮动原点工作法，以刀尖和待加工零件的第一接触点为原点作为编程基准点；本车床在齿轮箱与溜板箱上装置一光杆，位于溜板箱上的锥齿轮可随溜板箱延光杆移动，在溜板箱外有一手轮刻度盘与锥齿轮相连，且手动和步进电机联在一起，另齿轮箱中的齿轮采用普通齿轮；车床采用了一个三位转换控制开关，分别由普通工作方式程序、半自动工作方式程序和数控工作方式程序三种软件支持。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付天章，
申请(专利权)人：付天章，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]