插床控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機床技術，具體涉及插床控制系統。
【背景技術】
[0002]拉床是一種金屬切削機床，內花鍵、單鍵和異形鍵一般采用拉床加工，加工時，工件不動，拉刀作直線運動切削。由于拉床使用高速鋼拉刀一次完成加工，因此對拉床自身的精度要求較高，致使拉床的制造成本較高，因此采用拉床加工鍵槽成本較高；并且加工不同的鍵槽需要采用不同的拉刀，而拉刀是一種多齒刀具，主要采用鋼拉刀，因此需要購買并庫存較多的拉刀，進一步導致鍵槽的加工成本增加。
[0003]基于以上，在小批量加工內孔鍵槽時，常常采用插床代替拉床，由于插床加工鍵槽是逐步進刀，因此對插床自身的精度要求較低，插床制造成本低，用于加工內孔鍵槽時，可降低內孔鍵槽的加工成本。插床是利用插刀的豎直往復運動插削鍵槽和型孔的直線運動機床。現有的插床，插刀一般只能做上下往復運動，并且只能插削出固定規格的鍵槽，尤其是在加工異形鍵槽時，需要多次更換插刀才能完成加工，工作效率低，實用性差。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提供一種插床控制系統，以解決現有插床主軸通常只作上下往復運動，采用同一插刀只能插削一種鍵槽的問題。
[0005]本實用新型方案如下:插床控制系統，三相交流電源分別與電控板、變壓器、系統電源、PLC控制系統、主軸變頻器的輸入端連接，系統電源給觸摸屏提供工作電源，變壓器給A軸驅動器和X軸驅動器提供工作電源，觸摸屏與PLC控制系統雙向通信，PLC控制系統分別用于控制主軸變頻器、A軸驅動器和X軸驅動器，主軸變頻器用于改變主軸電機的轉速，主軸電機用于驅動主軸上、下運行，X軸驅動器用于控制進給伺服電機，進給伺服電機用于驅動滑臺進給，進給伺服電機與X軸編碼器雙向通信，A軸驅動器用于控制主軸旋轉伺服電機，主軸旋轉電機用于驅動主軸旋轉，主軸旋轉伺服電機與A軸編碼器雙向通信。
[0006]本實用新型所述的滑臺為帶動工件進給的工作臺，其中工件夾持在滑臺上部設置的夾具上。
[0007]本實用新型原理及有益效果如下:自動運行時，PLC控制系統向主軸變頻器發出運轉指令，插削主軸開始上下運動，PLC控制系統發出運轉指令分別至A軸驅動器和X軸驅動器。A軸驅動器驅動主軸旋轉伺服電機旋轉，帶動插削主軸沿順時針或逆時針旋轉一定角度，插削鍵槽。A軸編碼器將A軸位置反饋至A軸驅動器。X軸驅動器驅動進給伺服電機旋轉，帶動滑臺沿導軌移動。X軸編碼器將X軸位置反饋至X軸驅動器。A軸驅動器和X軸驅動器將信號反饋至PLC控制系統。本實用新型主軸不僅可上下運動，插削時還可進行一定角度的旋轉，通過控制滑臺的進給量來控制鍵槽的槽深，通過控制主軸的旋轉角度可實現不同形狀、尺寸的鍵槽加工，因此通過上述插削動作可實現不同鍵槽的插削加工。
[0008]進一步，為了精確控制主軸的上、下運行位置，還包括用于感知主軸上、下運行極限位置的上、下止點開關，所述上、下止點開關與所述PLC控制系統電連接。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型實施例插床的結構示意圖；
[0010]圖2為圖1所不插床控制系統的功能t旲塊圖；
[0011]圖3為圖2所示插床控制系統的電路圖；
[0012]圖4為圖2所示控制系統的控制方法流程圖；
[0013]圖5是采用圖2實施例的插床加工出的鍵槽結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0015]說明書附圖1的附圖標記包括:機床主體101、工作臺201、導軌301、滑臺401、進給伺服電機501、滑臺旋轉伺服電機601、定位工裝701、刀具801、插削主軸901、主軸電機1001、主軸齒輪箱1101、主軸旋轉伺服電機1201。
[0016]如附圖1所示的插床，機床主體的一側為與其一體的工作臺，導軌設置在工作臺上，滑臺置于導軌上并在進給伺服電機的帶動下可沿導軌滑動，滑臺上部設置定位工裝用于裝夾帶加工零件，滑臺旋轉伺服電機位于工作臺的側向，用于帶動滑臺旋轉，以便對工件進行分度加工。機床主體的同側位于工作臺的上方設置有插削主軸，插削主軸的下端偏心安裝刀具，本實施例的刀具為普通刀片，以節約成本。
[0017]本實施例中，插削主軸既可在豎直方向往復運動，又可在水平方向同時旋轉，具體是通過以下結構實現的:在機床主體的內部設有主軸電機，主軸電機的輸出軸與主軸齒輪箱的輸入軸連接，主軸齒輪箱的輸出軸上設有一小齒輪，與該小齒輪嚙合有一大齒輪(相當于曲柄)，在該大齒輪的盤面上偏心設置有一豎直的連桿，連桿穿過一導向塊，其下端與插削主軸連接。通過上述結構可實現插削主軸豎直方向往復運動。
[0018]插削主軸在水平方向同時旋轉是通過下述結構實現的，在機床主體的內部還設有主軸旋轉伺服電機，主軸旋轉伺服電機的輸出軸與一蝸桿連接，該蝸桿與一蝸輪嗤合，上述蝸輪與插削主軸鍵連接。
[0019]本實施，插削主軸旋轉角度控制刀具切削鍵槽的寬度；滑臺通過進給伺服電機控制進給量，來控制鍵槽深度。
[0020]本實施例中，在插床主體上分別設有上止點開關和下止點開關，在連桿上安裝有感應盤。本實施例的上、下止點開關為行程開關。上、下止點開關與PLC控制系統電連接。
[0021]如附圖2和附圖3所示的插床控制系統，三相380V交流電源分別與電控板1、變壓器2、系統電源3、PLC控制系統5、主軸變頻器6的輸入端連接。系統電源3輸出DC24V給觸摸屏4提供工作電源。變壓器2輸出AC220V給A軸驅動器7和X軸驅動器8提供工作電源。本實施例中所述的A軸驅動器是指驅動主軸旋轉伺服電機啟動的驅動器，X軸驅動器是指可驅動進給伺服電機啟動，帶動滑臺沿導軌運行的驅動器。觸摸屏4與PLC控制系統5雙向通信。PLC控制系統5分別用于控制主軸變頻器6、A軸驅動器7和X軸驅動器8。
[0022]自動運行時，PLC控制系統5向主軸變頻器6發出運轉指令，插削主軸開始上下運動，下止點開關9收到信號反饋至PLC控制系統5，PLC控制系統5發出運轉指令分別至A軸驅動器7和X軸驅動器8。A軸驅動器7驅動主軸旋轉伺服電機11旋轉，帶動插削主軸沿順時針或逆時針旋轉一定角度，插削鍵槽。A軸編碼器13將A軸位置反饋至A軸驅動器
7。X軸驅動器8驅動進給伺服電機12旋轉，帶動滑臺沿導軌移動。X軸編碼器14將X軸位置反饋至X軸驅動器8。A軸驅動器7和X軸驅動器8將信號反饋至PLC控制系統5。
[0023]如圖4所示的插床控制系統的控制方法，包括以下步驟:
[0024]I)系統啟動，滑臺在進給伺服電機的帶動下運動至加工工位，插削主軸在主軸旋轉伺服電機的帶動下順時針旋轉一定角度，帶動刀具旋轉至前位，本實施例所說的前位是指刀具處于切削位置；
[0025]2)主軸電機帶動小齒輪旋轉，小齒輪帶動大齒輪旋轉，由于大齒輪上偏心連接有連桿，構成曲柄連桿機構，并且連桿通過導向塊導向，因此，在大齒輪的帶動下，連桿將作上下往復運動。本步中，插削主軸在主軸電機的驅動下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具將對鍵槽進行切削；
[0026]3)當插削主軸下降至下止點開關處時，切削完畢，插削主軸在主軸旋轉伺服電機的帶動下逆時針旋轉一定角度，帶動刀具旋轉至后位完成讓刀。本實施例中的后位即讓刀位置，此位置在刀具退刀時不會對切削面產生影響。然后在主軸電機的驅動下，插削主軸向上運動至上止點開關處；
[0027]4)滑臺進給；
[0028]5)插削主軸在主軸旋轉伺服電機的帶動下逆時針旋轉一定角度，帶動刀具旋轉至前位；
[0029]6)插削主軸在主軸電機的驅動下下降，由于刀具處于前位處，因此刀具切削鍵槽；
[0030]7)下降到下止點開關處后切削完畢，插削主軸在主軸旋轉伺服電機的帶動下順時針旋轉一定角度，帶動刀具旋轉至后位完成讓刀，然后在主軸電機的驅動下，插削主軸向上運動至上止點開關處；
[0031]8)滑臺進給；
[0032]9)完成一次循環動作，進行第二次循環插削加工，依此往復。
[0033]本實施例中，第二次動作同樣與第一次相同，但在第一次的基礎上刀具的旋轉角度遞減，依次類推至第η次完成鍵槽倒角加工；第η+1次至η+η次與上述第η次運行軌跡保持一致不再變化，直至完成鍵槽加工，配合滑臺的旋轉即可完成零件上所有鍵槽的加工。
[0034]如圖5所示為通過本實施例的方法加工處的鍵槽1301。
[0035]以上所述的僅是本實用新型的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。
【主權項】
1.插床控制系統，其特征在于，三相交流電源分別與電控板、變壓器、系統電源、PLC控制系統、主軸變頻器的輸入端連接，系統電源給觸摸屏提供工作電源，變壓器給A軸驅動器和X軸驅動器提供工作電源，觸摸屏與PLC控制系統雙向通信，PLC控制系統分別用于控制主軸變頻器、A軸驅動器和X軸驅動器，主軸變頻器用于改變主軸電機的轉速，主軸電機用于驅動主軸上、下運行，X軸驅動器用于控制進給伺服電機，進給伺服電機用于驅動滑臺進給，進給伺服電機與X軸編碼器雙向通信，A軸驅動器用于控制主軸旋轉伺服電機，主軸旋轉電機用于驅動主軸旋轉，主軸旋轉伺服電機與A軸編碼器雙向通信。2.根據權利要求1所述的插床控制系統，其特征在于，還包括用于感知主軸上、下運行極限位置的上、下止點開關，所述上、下止點開關與所述PLC控制系統電連接。
【專利摘要】本專利申請公開了一種插床控制系統，以解決現有插床采用同一插刀只能插削一種鍵槽的問題。包括三相交流電源分別與電控板、變壓器、系統電源、PLC控制系統、主軸變頻器的輸入端連接，系統電源給觸摸屏提供工作電源，變壓器給A軸驅動器和X軸驅動器提供工作電源，觸摸屏與PLC控制系統雙向通信，PLC控制系統分別用于控制主軸變頻器、A軸驅動器和X軸驅動器，主軸變頻器用于改變主軸電機的轉速，主軸電機用于驅動主軸上、下運行，X軸驅動器用于控制進給伺服電機，進給伺服電機用于驅動滑臺進給，進給伺服電機與X軸編碼器雙向通信，A軸驅動器用于控制主軸旋轉伺服電機，主軸旋轉電機用于驅動主軸旋轉，主軸旋轉伺服電機與A軸編碼器雙向通信。
【IPC分類】G05B19/19
【公開號】CN204695079
【申請號】CN201520370930
【發明人】傅傳明, 馬良, 高小平, 鄒錢生
【申請人】重慶富川古圣機電有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月2日