專利名稱：一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機床切削技術(shù)領(lǐng)域，尤其與非圓截面車削加工的控制有關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，普通車床(包括數(shù)控車床)通常只能進行等半徑圓零件的車削加工，而有些零件要求非圓截面，如葉片泵的定子內(nèi)腔、內(nèi)燃機凸輪軸等等。加工這些非圓截面零件的傳統(tǒng)方法是采用硬靠模成形車削工藝，但該工藝存在固有缺陷，一是制作硬靠模本身比較困難，精度不易保證，不適合單件或小批生產(chǎn)，二是由于觸頭和靠模為剛性接觸，在較高轉(zhuǎn)速且觸頭從高點向低點過度時由于其質(zhì)量的慣性，容易導致觸頭和靠模之間的瞬間脫離，且容易造成較大的形狀誤差，無法達到高精度的要求，且轉(zhuǎn)速不能提高，從而影響生產(chǎn)效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是要解決上述現(xiàn)有的不足之處，提供一種實現(xiàn)非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，為此，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種數(shù)控復合非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，其實現(xiàn)裝置包括伺服驅(qū)動器控制伺服電機，伺服驅(qū)動器控制伺服電機，兩電機分別控制刀架在X2和X1軸上作直線運動，主軸變頻器控制主軸電機作旋轉(zhuǎn)運動。作為對上述方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加技術(shù)特征:所述的數(shù)控復合非圓截面車削加工控制系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動器內(nèi)部帶有電子凸輪功能，能接收主軸位置編碼器發(fā)出的脈沖信號，并將該脈沖信號轉(zhuǎn)換成角度值。所述的數(shù)控復合非圓截面車削加工控制系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動器，能根據(jù)具體被加工零件尺寸，在內(nèi)部建立一個主軸旋轉(zhuǎn)角度與刀架在X2軸方向上的位移量關(guān)系的凸輪表。所述的數(shù)控復合非圓截面車削加工控制系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動器，能根據(jù)主軸當前旋轉(zhuǎn)的角度值，自動搜索內(nèi)部凸輪表內(nèi)對應刀架在X2軸方向上對應的位移量，從而控制伺服電機帶動刀架在X2軸方向上作高速小位移運動。所述的數(shù)控復合非圓截面車削加工控制系統(tǒng)中的刀架，由伺服電機和伺服電機同時控制，在X1軸和X2軸組成的數(shù)控復合軸方向上作往復直線運動，該直線運動與主軸帶動零件的旋轉(zhuǎn)運動形成一個同步運動，實現(xiàn)非圓截面的切削形成。該系統(tǒng)實施非圓截面加工時采用上下兩層實現(xiàn)刀架進給運動的雙伺服驅(qū)動的控制，在控制上層高速伺服電機帶動刀架在X2軸上實現(xiàn)高速小位移非圓截面車削的主進給運動的同時，還控制下層伺服電機帶動刀架在X1軸上實現(xiàn)非圓截面直徑變化調(diào)整的輔助進給運動，兩者運動方向和速度均根據(jù)主軸旋轉(zhuǎn)角度變化值和變化速率來決定，整個控制系統(tǒng)在硬件上均采用插頭式連線，接線方便，干擾小，維修方便，定位精度高，針對不同的零件尺寸，只需通過調(diào)整伺服驅(qū)動器相應數(shù)據(jù)就可實現(xiàn)，大大提高了加工生產(chǎn)效率，改善了零件加工精度。
圖1是本實用新型方法實現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型方法中主軸帶動零件旋轉(zhuǎn)的角度與刀架在X2軸方向上位置關(guān)系的不意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細描述。如圖1所示，一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)實現(xiàn)裝置包括帶電子凸輪功能的伺服驅(qū)動器1，驅(qū)動伺服電機2，并帶動刀架8在X2軸方向上作直線運動，伺服驅(qū)動器3驅(qū)動伺服電機4，并帶動刀架8在Xl軸方向上作直線運動，主軸變頻器5驅(qū)動主軸電機6，帶動主軸7作旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，安裝在主軸7上的位置編碼器9與伺服驅(qū)動器I連接，伺服驅(qū)動器I接收來自位置編碼器9發(fā)出的脈沖信號，并將該脈沖轉(zhuǎn)換成角度值。如圖2所示(圖中以橢圓截面為例)，以非圓截面與X2軸交點坐標值最小處為半徑作一基圓，該基圓直徑的變化調(diào)整可由X1軸運動來實現(xiàn)，一旦該基圓直徑選定之后，刀架先在X1軸和Z軸上的定位，定位完后，X2軸伺服電機2跟隨主軸作高速小位移的插補運動，從主軸端側(cè)看，當主軸帶動非圓截面零件順時針方向轉(zhuǎn)動時，截面曲線與X2軸交點位置為X20 — X21 — X22 —.變化，將起始位置，也即曲線與X2軸交點為X2tl處設(shè)為刀架X2軸的零點，零件轉(zhuǎn)至該位置時設(shè)為主軸角度為O度，則X21，X22處分別對應角度為al和a2，至主軸帶動零件剛好轉(zhuǎn)過90度時，與X2軸交點位置為X2n，整個非圓截面在X軸方向的運動軌跡形成可看成是刀架在X2軸上位置與在X1軸上位置的一個位移量變化，其位移量=非圓截面各點半徑-基圓半徑，根據(jù)該位移量與當前主軸旋轉(zhuǎn)角度的對應關(guān)系，在帶電子凸輪功能的伺服驅(qū)動器I內(nèi)部建立起一個凸輪表，如圖1，主軸旋轉(zhuǎn)一周為360度，安裝在主軸上的位置編碼器發(fā)出N個脈沖，則位置編碼器每發(fā)出I個脈沖，對應主軸轉(zhuǎn)過角度為360/N度，伺服驅(qū)動器I將主軸位置編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)換算成角度值，應用其電子凸輪功能，在內(nèi)部建立好的凸輪表內(nèi)自動搜索該角度對應刀架在X2軸上的位移量，從而控制伺服電機2并帶動刀架在X2軸方向作上下高速小位移直線運動，角度值的增加或減小決定了刀架的運動方向，角度值的變化速度決定了刀架的運動速度，最終實現(xiàn)非圓截面曲線的切削動作。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)的實現(xiàn)裝置包括伺服驅(qū)動器(I)與伺服電機(2)連接，帶動刀架(8)在X2軸方向上的主運動，伺服驅(qū)動器(3)和伺服電機⑷連接，帶動刀架⑶在X1軸方向上的從運動，主軸變頻器(5)與主軸電機(6)連接帶動主軸(7)作旋轉(zhuǎn)運動，主軸位置編碼器(9)裝在主軸上接收主軸旋轉(zhuǎn)脈沖信號，并將該脈沖信號發(fā)送給伺服驅(qū)動器(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，其特征在于:伺服驅(qū)動器(I)帶有電子凸輪功能，接收主軸位置編碼器(9)發(fā)出的脈沖信號，并自動將該脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成角度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，其特征在于:根據(jù)具體被加工零件尺寸，在伺服驅(qū)動器(I)內(nèi)部建立起主軸旋轉(zhuǎn)角度與刀架(8)在X2軸上位移量關(guān)系的一個凸輪表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，其特征在于:驅(qū)動器(I)根據(jù)主軸位置編碼器(9)發(fā)出的脈沖信息，自動搜索凸輪表內(nèi)對應刀架(8)在X2軸上對應的位移量，控制伺服電機(2)帶動刀架(8)在X2軸上作高速小位移運動，其運行方向和速度均由位置編碼器(9)發(fā)出的脈沖信息來控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，其特征在于:刀架(8)由X1軸和X2軸組成的數(shù)控復合軸同時控制，與主軸(9)的旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)一個同步運動關(guān)系。
專利摘要本實用新型涉及切削技術(shù)領(lǐng)域，尤其與非圓截面車削加工的控制有關(guān)。本實用新型為一種數(shù)控復合軸非圓截面車削加工的控制系統(tǒng)，包括伺服驅(qū)動器(1)與伺服電機(2)連接，帶動刀架(8)在X2軸方向上的主運動，伺服驅(qū)動器(3)和伺服電機(4)連接，帶動刀架(8)在X1軸方向上的從運動，主軸變頻器(5)與主軸電機(6)連接帶動主軸(7)作旋轉(zhuǎn)運動，主軸位置編碼器(9)裝在主軸上接收主軸旋轉(zhuǎn)脈沖信號，并將該脈沖信號發(fā)送給伺服驅(qū)動器(1)。本實用新型的優(yōu)點是本實用新型通過帶電子凸輪功能的伺服驅(qū)動裝置控制非圓截面車削加工，大大提高非圓截面加工生產(chǎn)效率的同時，也使非圓截面的輪廓精度得到很大的改善。
文檔編號B23Q15/013GK202922332SQ201220366378
公開日2013年5月8日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者施云奎, 章躍軍 申請人:浙江陀曼精密機械有限公司