[发明专利]一种折线绳槽卷筒的加工方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种折线绳槽卷筒的加工方法及装置，属于卷筒加工制造领域。 

背景技术

在起重机、提升机等设备中，卷筒用于缠绕钢丝绳以提升重物。对于直径较大、提升较重物体的卷筒，其圆周往往加工有绳槽以便于钢丝绳的排列。绳槽可以加工成连续螺旋形状，但这种螺旋形状的绳槽常常引起钢丝绳的缠绕纠结，造成乱绳，加剧钢丝绳的摩擦和磨损，降低钢丝绳的使用寿命。近年来，一种形状为折线的卷筒得到了大家的重视并逐步获得了比较广泛的应用。折线绳槽是指在一圈绳槽间距内有与卷筒端板平行的直线段，还有与端板成一定角度的斜线段，直线段与斜线段交替过渡。折线绳槽卷筒适合钢丝绳的多层卷绕，避免出现夹绳和乱绳现象，显著提高钢丝绳的使用寿命和可靠性。但折线卷筒的制造比较复杂，通常采用平板铣削后卷制或改造和更换普通车床的机械结构来实现，设备投入大，成本高，加工效率低，工件质量差，操作不灵活，特别是对于变节距的折线绳槽更是难以加工。 

发明内容

本发明的目的是解决现有折线绳槽卷筒加工中出现的投入大、成本高、加工效率低、操作不灵活以及制造出的工件质量差的问题。 

本发明为解决上述技术问题而提出一种折线绳槽卷筒的加工方法，该方法的具体步骤如下： 

1）.根据绳槽的形状特征，提取描述绳槽特征的参数包括圈数、节距、绳槽半径、绳槽深度、车刀半径、吃刀量和进给量；

2）.根据绳槽的特征参数和机床使用的工装及加工参数计算出刀具位置的控制数据；

3）.根据计算出的控制数据，模拟刀具的移动轨迹及所要加工的绳槽形状；

4）.根据机床的纵向和横向上安装的零点开关确定纵横向刀具的位置；

5）.采集卷筒的旋转角度；

6）.根据采集到的旋转角度，控制纵向电机与卷筒的跟随状态实现折线与直线的交替加工。

所述的步骤3）中刀具轨迹三维模拟采用OpenGL开放图形库对卷筒、刀具及切屑进行离散处理和建模。 

所述的步骤3）中在模拟出刀具移动轨迹和绳槽形状后并利用所模拟出的结果对刀具动作及绳槽形状进行检查和修改。 

所述的步骤3）中刀具轨迹规划原则为按照背吃刀量进行分层切削，当同层切削完成后，再继续向深层切削，在同一层内，首先从绳槽中心开始切削，然后逐次向左、右切削。在绳槽边缘处，按照等残留高度对进刀量进行调整，以保证加工出光滑的绳槽形状。 

所述的折线段起始点的确定采用位置比较方式，当到达折线起始角度时，触发电子齿轮，使刀具随卷筒旋转而运动，从而加工出折线段。 

所述的步骤5）中卷筒旋转角度的采集是通过定时中断方式进行，在中断服务程序中，将读取到的主轴编码器脉冲信号进行角度换算以得到卷筒的旋转角度。 

本发明为解决上述技术问题还提出一种折线绳槽卷筒的加工装置，该折线绳槽卷筒加工装置包括车床、工控机、运动控制板卡、主轴编码器、伺服电机和驱动器，主轴编码器设置在车床的主轴上，主轴编码器的输出端通过运动控制板卡与工控机的输入端相连，工控机的输出端通过运动控制板卡的控制连接伺服电机，伺服电机通过驱动器与车床上用于切割绳槽的刀具相连。 

所述的车床上用于切割绳槽的刀具包括纵向刀具和横向刀具，所述的伺服电机包括纵向电机和横向电机，纵向电机控制连接纵向刀具，横向电机控制连接横向刀具。 

所述的工控机包括刀具轨迹模拟模块，该刀具轨迹模拟模块用于根据刀位控制数据模拟出刀具移动轨迹及所要加工的绳槽形状。 

所述的工控机还连接有操作面板，该操作面板通过I/O板卡与工控机相连，用于设置该系统的参数。 

本发明的有益效果是: 本发明通过对折线绳槽形状及加工过程的分析，提取出影响加工的特征参数并根据这些特征参数按照等残留高度方法进行刀具轨迹规划，确定走刀次数并自动生成加工程序，然后根据控制程序按规定的绳槽形状完成切削。该加工过程不需要人工的参与，自动化程度高，能制造出准确的绳槽形状，省去了成形刀光顺工序，提高了加工效率和工件质量。 

附图说明

图1是本发明的一种折线绳槽卷筒加工装置实施例中所使用的系统结构图； 

图2是本发明的一种折线绳槽卷筒制造方法的流程图；

图3是本发明实施例中刀具路径规划示意图；

图4是本发明实施例中切削深度调整示意图；

图5是本发明实施例中残留高度结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。