刨床數控改造后的自動刀架及其控制

　　【中國機床商務網】導讀：在機械制造行業，經常需要加工截面是復雜曲線的柱面零件，如羅茨真空泵轉子。根據零件是柱面的特點易于在刨床上加工，為了在刨床上加工復雜曲線柱面，我們對BC6063普通牛頭刨床進行了數控改造。
　　
　　數控系統是自己設計的單片機系統，CPU為80C196KC，傳動部件采用滾珠絲杠，步進電機驅動，為實現平面曲線的加工，需要兩坐標聯動，原工作臺縱向運動改為由步進電動驅動。考慮到工作臺較重，垂直進給運動由改造后的刀架實現，工作臺的垂直移動保留，用于調整不同規格零件的加工范圍。因為普通刨床無自動抬刀機構，刨刀在回程中要從工件上滑過，這不僅加大了刀具的磨損、降低了刀具耐用度，而且容易劃傷工件表面。為此，我們采用下列措施對刀架加以改進：
　　
　　1.取消原刀具抬刀部分，改為刀具固定安裝；
　　
　　2.每次刀具回程時，首先自動抬刀（應用中設定抬刀高度為0.5mm），在滑枕下次前沖之前刀具下降所移動的抬刀量；
　　
　　3.為了使刀具移動抬刀量，在步進電機軸上連接有光電編碼盤，以控制步進電機運行步數，防止因電機丟步或過沖所造成的誤差。
　　
　　滑枕運動位置檢測及刀架進給控制
　　
　　根據刨床的切削性質，切削過程中不允許工作臺或刀架進給，否則將損壞刀具和工件。因此，刀架及工作臺必須在滑枕換向的空刀期間完成進給運動，包括自動抬刀。為了檢測滑枕的運動位置，在滑枕座上設置兩個接近開關，安裝位置如圖1。
　　
　　圖1接近開關的安裝位置
　　
　　圖1中虛線表示刀架運動路線，接近開關ST1、ST2的信號由80C196KC端口P0.0和P0.1接收，并且兩信號經或門輸出到高速輸入端口HSI.0。通過調整兩塊金屬塊的位置，使刀具經過圖中位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時ST1和ST2發信號的順序為：
　　
　　在HSI.0的中斷處理程序中檢測P0口數據，并且循環指令給某一設定標志單元賦值，可以得出標志單元的數據呈規律性變化，如表1所示。由此，刀架及工作臺的進給控制過程為：1）刀具過位置Ⅲ后刀架自動抬刀；2）在滑枕退回過程中并且在位置Ⅱ、Ⅰ期間內，刀架首先下降走完抬刀量，然后，刀架和工作臺完成動進給運動。
　　
　　自動進給中斷服務程序處理為：插補進給前先檢查標志單元的內容，單元數值為12H時，刀架進給完成抬刀；單元數值為21H時刀架和工作臺完成進給運動；同時刀架進給量與來自光電編碼盤的脈沖數進行比較，補償由于步進電機丟步或過沖引起的誤差。
　　
　　經過數控改造后的牛頭刨床用于加工羅茨真空泵轉子，轉子在其他機床上初步加工后，留有3mm余量，再由數控刨床完成粗、精加工，采用的刀具參數為：刀尖角約50°，主、副后角約4°～8°，刀尖直徑r為2mm。應用證明，零件加工精度符合圖紙設計要求，刀具經過修形后精加工轉子的粗糙度可達Ra3.2。