数控外螺纹磨床自动对刀装置

摘要

本发明公开了一种数控外螺纹磨床自动对刀装置。由机床数控系统、数字控制的砂轮架横向运动机构，拖板纵向运动机构与本发明的探头运动机构和嵌入式专用软件，实现螺纹对刀运动。做Z坐标方向运动的拖板安装在机床后部纵向导轨上，做X坐标方向运动的砂轮架安装在拖板横向导轨上。所述之探头运动机构，由支架，底座，直线导轨副滑块，直线导轨，滑板，支座，带多点位传感器的探头和油缸组成，用以完成探头伸出和复位运动；所述之嵌入式专用软件，该软件依序执行自动对刀程序。该装置自动测量与计算螺纹工件对刀位置的坐标值，自动控制对刀运动，对刀过程无需人为干预，较为精确，快捷，提高了外螺纹磨床对刀的精度和效率，有利于安全防护，解决了手动对刀的不足。

主权项

数控外螺纹磨床自动对刀装置，其特征在于：有数控系统、由数字控制运动的砂轮架横向运动机构和拖板纵向运动机构，做Z坐标方向运动的拖板(17)安装在机床后部的纵向导轨上，做X坐标方向运动的砂轮架(5)安装在拖板(17)的横向导轨上；有一个探头运动机构，该机构固定在砂轮架(5)的侧面；所述探头运动机构由支架(1)、底座(2)、直线导轨副滑块(3)、直线导轨(12)、滑板(8)、支座(9)、探头(11)和油缸(15)组成；支架(1)固定在砂轮架(5)的侧面，底座(2)固定在支架(1)上，底座(2)上固定有两只直线导轨副滑块(3)，直线导轨(12)可在滑块(3)上前后运动，直线导轨(12)上固定有滑板(8)、支座(9)和连接杆(10)，连接杆(10)前端装有一个带多点位传感器的探头(11)；滑板(8)后端与油缸(15)的活塞杆连接，油缸(15)固定在支架(1)的后部，油缸(15)用于驱动探头完成伸出和复位运动；支架(1)前部装有前位位置感应开关(6)，后部装有复位位置感应开关(16)，滑板(8)内侧装有位置感应头(7)，用于提供探头位置信号；所述数控外螺纹磨床自动对刀装置执行的对刀流程如下：1)启动对刀流程；2)探头位置安全检测和探头移动到安全位置；3)探头运动到对刀位置；4)探头伸出；5)探头进入K槽中心附近测点三种情况之深度；6)测取计算工件对刀螺旋槽中心坐标值Z3；7)探头复位；8)砂轮对刀；9)退出对刀流程，返回主流程；上述1)之对刀流程，指探头位置检测与进入对刀位置、探头快速伸出、探 头测取工件螺旋槽中点Z坐标值、探头快速回退、砂轮对刀之五个运动过程，具体流程如下：a.探头位置检测与进入对刀位置：进入对刀流程，数控系统根据探头运动机构的位置开关的信号、探头(11)在X与Z坐标的位置、检测探头(11)伸出是否安全；不安全，移动X轴使砂轮架(5)、探头运动机构后退到安全位置，再移动Z轴使拖板带着砂轮架(5)、探头运动机构运动到对刀位置；b.探头快速伸出运动：数控系统接通三位四通电磁阀左端线圈，使探头运动机构油缸(15)的后腔接通液压油，推动活塞、活塞杆向前快速运动，从而带动固定连接在一起的滑板(8)、直线导轨(12)、支座(9)和装在支座孔里的探头(11)沿滑块滚道向工件(18)方向移动，探头移动距离＝最大直径砂轮磨削位置+安全间隙，该距离保证在对刀过程中，砂轮不与工件(18)干涉；探头(11)伸出到位，感应头对准前位位置感应开关(6)，发出到位信号，电磁阀断电，油缸(15)两腔油液被封闭，活塞停止并处于锁紧状态，同时探头(11)也被锁紧；c.探头测取工件螺旋槽中点Z坐标值：数控系统控制X轴、Z轴伺服电机驱动砂轮架(5)与拖板沿机床X轴运动坐标、与Z轴运动坐标移动，使得探头(11)进入到工件对刀螺旋槽(K)测点深度；在此过程中，若探头(11)触及工件齿顶中部位置，探头上的轴向传感器发出信号，X轴后退设定距离，Z轴移动1/2螺距，X轴再前移，使探头进入到对刀螺旋槽(K)测点深度；若探头触及工件螺旋槽侧壁，X轴后退设定距离，根据探头上轴向和多个侧向传感器发出的信号比对，控制Z轴向螺旋槽中心移动1/3螺距，X轴再前移，使探头进入到螺旋槽测点深度；此时探头上的轴向传感器信号为零，然后自动控制Z轴向左或向右运动，当探头球头在水平面内触及螺旋槽的侧面时，探头上的多点位传感器发出位置及受力方向信号，Z轴停止运动，取得该侧测点Z坐标值Z1，再自动控制Z轴反向移动，使探头球头触及螺旋槽的另一侧面，探头(11)上的 多点位传感器发出位置及反方向受力信号，Z轴立刻停止运动，与此同时取得另一侧测点Z坐标值Z2，通过公式(Z1+Z2)/2计算，自动获得螺旋槽中心Z坐标值Z3，获得Z3后，探头就自动移动到螺旋槽中心；d.探头快速回退：获取对刀螺旋槽中心Z坐标值Z3后，接通三位四通电磁阀右端线圈，探头运动机构的油缸(15)前腔接通液压油，推动活塞、活塞杆带着探头(11)向后快速回退，当滑板上的感应头对准复位位置感应开关时，发出复位信号，电磁阀断电，油缸两腔油液被封闭，活塞停止并处于锁紧状态，探头完成复位。此时探头位于最小砂轮磨削位置(P4)的后方，且具有一段安全距离，以避免最小砂轮磨削工件时，探头(11)碰上工件(18)；e.砂轮对刀：根据预先测出的探头球心与砂轮宽度中心的距离，工件螺距T，换算出磨削起点的起始角和Z轴坐标值ZQ，移动Z轴，使砂轮对准工件(18)的磨削起点ZQ，就完成了砂轮的自动对刀过程，机床进入循环磨削工作状态。