[發(fā)明專利]一種滾銑復(fù)合加工機床及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210270556.3
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102764919A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘衛(wèi)平
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: B23F17/00
• 分類號: B23F17/00;B23F23/08;B23Q15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，包括床身(1)、位于床身(1)兩側(cè)的雙立柱(2)和輔助立柱(25)、設(shè)置在床身(1)上的主運動部件和進(jìn)給運動部件、以及用于控制所述滾銑機構(gòu)、縱向驅(qū)動機構(gòu)以及自動分齒分度裝置(21)的控制系統(tǒng)(26)；

所述主運動部件包括位于雙立柱(2)和輔助立柱(25)之間的并能在一垂直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做垂直上下往復(fù)運動的滾銑機構(gòu)、固定在雙立柱(2)上的主軸箱(3)以及固定在主軸箱(3)上的主電機（6），所述主軸箱(3)內(nèi)設(shè)有通過聯(lián)軸器（5）與主電機（6）輸出軸配接的輸入傳動軸（37）、輸出傳動主軸（8）以及減速齒輪副（7）；

所述進(jìn)給運動部件包括置于雙立柱(2)上的垂直驅(qū)動機構(gòu)、位于床身(1)上的橫向驅(qū)動機構(gòu)、設(shè)置在橫向驅(qū)動機構(gòu)上并能在橫向驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做橫向往復(fù)運動的橫向滑板（35），所述橫向滑板（35）上設(shè)置有回轉(zhuǎn)盤(33)、設(shè)置在回轉(zhuǎn)盤(33)上的縱向驅(qū)動機構(gòu)、設(shè)置在縱向驅(qū)動機構(gòu)上并能在縱向驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下做縱向往復(fù)運動的工作臺(29)、設(shè)置在工作臺(29)上的工件定位夾持機構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述垂直驅(qū)動機構(gòu)與一個垂直絲杠螺母副（4）配接的主軸箱（3），所述垂直絲杠螺母副（4）頂端還設(shè)有垂直絲杠軸承（9）以及與垂直絲杠螺母副（4）的垂直絲桿配接的垂直手輪（10），所述傳動主軸（8）兩端設(shè)有主軸錐孔（11），所述主軸箱（3）內(nèi)壁設(shè)有軸承孔，所述軸承孔內(nèi)固定有圓錐滾子軸承，所述傳動主軸（8）兩端通過圓錐滾子軸承架設(shè)在主軸箱(3)內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述滾銑機構(gòu)包括一端與主軸箱(3)固定另一端通過輔助支承連接座（24）與輔助支柱（25）固定的橫梁（12）、固定在橫梁（12）上并能沿橫梁（12）做往復(fù)移動的托架（18）、以及一端與主軸箱(3)通過主軸錐孔定位連接另一端與托架（18）固定的刀桿（13），所述刀桿（13）上設(shè)有用于滾銑工件的刀具（15），所述刀桿（13）通過設(shè)置在其末端的刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（19）與上述控制系統(tǒng)(26)電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述橫向驅(qū)動機構(gòu)包括設(shè)置在床身(1)上的橫向絲桿螺母副（32）以及通過連接件與橫向絲桿螺母副（32）配接的橫向手輪（31），所述橫向絲桿螺母副（32）的螺母固定在上述橫向滑板（35）上，橫向絲桿螺母副（32）的絲桿通過軸承支撐在床身（1）上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述縱向驅(qū)動機構(gòu)包括固定在回轉(zhuǎn)盤(33)上的連接板（36）、縱向絲杠螺母副（30）以及設(shè)置在縱向絲杠螺母副（30）的絲桿一端的縱向手輪（34），縱向絲杠螺母副（30）的螺母固定在連接板（36）上，縱向絲杠螺母副（30）的絲桿兩端通過支撐軸承與所述工作臺(29)固定，所述縱向手輪（34）通過縱驅(qū)電機與縱向絲杠螺母副（30）配接，所述縱驅(qū)電機雙伸軸電機，縱驅(qū)電機一端輸出軸與縱向手輪（34）配接，另一端與縱向絲杠螺母副（30）的絲桿配接，所述縱向絲杠螺母副（30）另一端通過設(shè)置在其末端的進(jìn)給絲桿編碼器（28）與上述控制系統(tǒng)(26)電連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述工件定位夾持機構(gòu)包括固定在工作臺（29）上尾座（14）以及自動分齒分度裝置(21)，所述尾座（14）和自動分齒分度裝置(21)之間設(shè)有用于夾持工件（16）的夾具（17）。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述自動分齒分度裝置(21)包括基座、設(shè)置在基座上的傳動箱體、設(shè)置在傳動箱體內(nèi)的的分齒驅(qū)動電機（27）以及與分齒驅(qū)動電機（27）輸出軸配接的蝸輪蝸桿副（20），上述夾具(17)固定在所述蝸輪蝸桿副（20）輸出主軸上，所述蝸輪蝸桿副（20）輸出主軸設(shè)置有制動器（22），該蝸輪蝸桿副（20）輸出主軸還與一分齒主軸編碼器（23）連接，所述分齒主軸編碼器（23）與上述控制系統(tǒng)(26)電連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種滾銑復(fù)合加工機床，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(26)包括PLC控制器，I/O接口電路，以及分別通過I/O接口電路與控制器連接的驅(qū)動器、觸摸屏、制動電路以及檢測電路，所述制動電路與制動器（22）電連接，所述檢測電路分別與上述刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（19）、進(jìn)給絲桿編碼器（28）以及分齒主軸編碼器（23）電連接。

9.一種權(quán)利要求1所述的一種滾銑復(fù)合加工機床的控制方法，其特征在于，具體方法如下，通過控制系統(tǒng)（26）設(shè)定銑削加工或滾削加工，選擇加工工件類型以及加工模式，并設(shè)定加工起始點和加工結(jié)束點后啟動機床，所述加工刀具包括銑刀和滾刀；所述加工工件類型包括直齒、斜齒以及螺旋槽；然后選擇執(zhí)行以下選擇步驟?：

選擇步驟1：若設(shè)定加工刀具為滾刀，加工工件類型為直齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下：

步驟1.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（19）檢測主軸轉(zhuǎn)速，由根據(jù)加工齒數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機（27）速度并驅(qū)動，確認(rèn)加工，

步驟1.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到滾刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束；

選擇步驟2：若設(shè)定加工刀具為滾刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下：

步驟2.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（27）檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進(jìn)給絲杠編碼器（28）檢測工作臺（29）的移動速度，由根據(jù)加工齒數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機（27）速度并驅(qū)動，確認(rèn)加工，

步驟2.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到滾刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束；

選擇步驟3：若設(shè)定加工刀具為銑刀，加工工件類型為直齒，加工模式為點動，則具體操作步驟如下：

步驟3.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（27）檢測主軸轉(zhuǎn)速，由根據(jù)加工參數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機（27）速度并驅(qū)動，確認(rèn)加工，

步驟3.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量并進(jìn)行加工；

步驟3.3，當(dāng)一個齒形加工完成后，將工件移動至該齒加工的起始位置，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機（27）速度并驅(qū)動,進(jìn)行手動點動分度，加工下一個齒；

選擇步驟4：若設(shè)定加工刀具為銑刀，加工工件類型為直齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下：

步驟4.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，設(shè)定起始點和結(jié)束點位置，確認(rèn)加工，

步驟4.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量，

步驟4.3，通過記錄工件返回起始點的走刀次數(shù)，判斷一個齒形是否加工完成，若加工完成，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機（27）速度并驅(qū)動,進(jìn)行自動分度，加工下一齒；

選擇步驟5：若設(shè)定加工刀具為銑刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為點動，則具體操作步驟如下：

步驟5.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（27）檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進(jìn)給絲杠編碼器（28）檢測工作臺（29）的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機（27）的跟隨速度并驅(qū)動，確認(rèn)加工，

步驟5.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量，

步驟5.3，加工完成一個齒后，將工件移動至該齒加工的起始位置，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機（27）的速度并驅(qū)動,進(jìn)行手動點動分度，加工下一個齒；

選擇步驟6：若設(shè)定加工刀具為銑刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下：

步驟6.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（27）檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進(jìn)給絲杠編碼器（28）檢測工作臺（29）的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機（27）的跟隨速度并驅(qū)動，設(shè)定起始點和結(jié)束點位置，確認(rèn)加工，

步驟6.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量，

步驟6.3，通過記錄工件返回起始點的走刀次數(shù)，判斷一個齒形是否加工完成，若加工完成，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機（27）速度并驅(qū)動,進(jìn)行自動分度，加工下一齒；

選擇步驟7：若設(shè)定加工刀具為銑刀，加工工件類型為螺旋槽，加工模式為自動，則具體操作步驟如下：

步驟7.1，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器（27）檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進(jìn)給絲杠編碼器（28）檢測工作臺（29）的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機（27）的跟隨速度并驅(qū)動，設(shè)定起始點和結(jié)束點位置，確認(rèn)加工，

步驟7.2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺（29）移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束，

步驟7.3，若加工多頭螺旋槽，分度時，將工件移動至加工的起始位置后，進(jìn)入分度模式，進(jìn)行手動分度操作，

步驟7.4，再進(jìn)入螺旋槽加工模式，進(jìn)行下一個螺旋槽的加工。