[发明专利]加速螺纹切削循环加工的CNC车床机械感测与控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可加速螺纹切削循环加工的CNC车床机械感测与控制系统。

背景技术

由于车床大多用以加工形状简单、对称的工件，因此程序大多为人工编写为主。然而，为了人工编写程序代码方便，因此发展许多加工用的指令，以简化人工编写的复杂度，同时减低编程错误的发生率。其中又以车削螺丝等工件，所使用的螺纹车削循环指令为最常使用的指令之一。一般而言，由于刀具寿命与加工质量种种因素的考虑，车制螺纹均需多次的螺纹车削循环，依照每次车削循环所指定的进给深度，逐步加深车削深度，即可车制出所设计的螺牙工件。如图1所示，一次的螺纹车削循环其详细动作分解：

动作一：在循环前先将刀具快速定位至1A点（起始点）；

动作二：快速移动刀具下降至指定车削深度1B点，以便接触棒材准备进行车制螺纹的动作；

动作三：利用主轴夹持棒材旋转与线性轴Z轴进给速率的匹配，将刀具由1B点车削至1C点，以便在棒材上车削出一圈圈的螺旋纹路；

动作四：依照所指定的退刀距离以及退刀角度，将刀具快速拉离工件表面，直到刀具返回起始点高度，即为将刀具由1C点经至1D点返回1E点；

动作五：刀具快速由1E点返回1A点（起始点）准备下一次的车削循环动作。

车床绝大多数有大量生产的需求以及快速加工的特性，因此针对机电部分的整合与加工参数的调校，便成为业界中极为重要的知识。然而机台机构特性、主轴马达转速限制、刀具种类、加工棒材等因素，都将影响加工参数设定值，通常必须依赖车床加工者的现场实务经验，通过适当的调整以缩短整体加工时间，取得良好的加工效率。而先前所述的螺纹切削循环动作，其整体加工时间由车牙时间和快速定位时间两部分所组成。车牙段的时间，主要由主轴转速与牙距所决定，但由于牙距的设定将决定所车制成的工件外型，因此都是由提高主轴转速以加快车牙速度。另外，快速定位的时间也和机台各轴向所能承受的速度、加速度、加加速度等运动条件有关。因此都是经由多次的机台机构与参数调整，以取得可接受的加工质量与加工效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种可加速螺纹切削循环加工的CNC车床机械感测与控制系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

加速螺纹切削循环加工的CNC车床机械感测与控制系统，特点是：至少包含一刀具位置感测装置和一CNC车床机构控制装置，所述刀具位置感测装置包含一光电讯号位置转换器、一单节实际位置储存单元、一快动单节剩余距离测量单元和一传感器同动讯号发送单元；所述CNC车床机构控制装置包含一快动单节终点与同动目标位置通知单元、一加减速特性与伺服落后估测单元、一控制器同动讯号发送单元、一同动讯号接收单元、一插补运算器和一马达驱动单元；

刀具位置感测装置架设于CNC车床机台上，接受外部机台实体轴向的脉冲模拟讯号，输入至光电讯号位置转换器将其转换为位置信息，以实时动态掌握实际刀具位置并将当前刀具位置纪录于单节实际位置储存单元，同时将实际移动距离传输至快动单节剩余距离测量单元；另一方面，CNC车床机构控制装置，则通过快动单节终点与同动目标位置通知单元，将目前于机台上所运行的快速移动单节的目标移动距离，同步传输至快动单节剩余距离测量单元，继而，快动单节剩余距离测量单元则接收由单节实际位置储存单元和快动单节终点与同动目标位置通知单元的实际移动距离与目标移动距离，直到当机台上的刀具已确实侦测达到脱离工件的安全高度后，随即通知传感器同动讯号发送单元，传递一同动讯号至同动讯号接收单元，插补运算器规划各轴向的同动情形，最后由马达驱动单元驱动机台实体轴向的移动。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

通过轴向同动定位的运动原理，利用轴向快速同动的方式，将定位路径优化，缩减定位时间，即可在不减低定位精度的情况下，大幅度改善整体螺纹切削循环的加工效率。广泛适用于CNC车床上，可有效加速螺纹切削循环执行快速定位移动的过程，进而达到改善整体加工效能的目的，节省不必要的能源消耗，节约加工时间，降低生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：背景技术的螺纹切削循环动作示意图；

图2：本发明螺纹切削循环动作示意图；

图3：本发明CNC车床机械感测与控制系统的构造示意图。

具体实施方式