數(shù)控刀具螺旋齒刀具數(shù)控刃磨系統(tǒng)的研究

Word版本，下載可自由編輯數(shù)控刀具螺旋齒刀具數(shù)控刃磨系統(tǒng)的研究螺旋齒刀具是指切削刃為螺旋線形的切削刀具，如圓柱形銑刀、立銑刀及螺旋槽鉸刀等。這類刀具的刃磨普通是在工具磨床上借助附件由工藝操作人員手工完成，按照火花推斷砂輪與刀齒接觸與否，憑手感把握背吃刀量，而且一個(gè)刀齒必需一次刃磨完成。因此，對(duì)操要求較高，且難以保證刃磨質(zhì)量，刃磨效率也不高。筆者對(duì)螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨辦法舉行了討論，并據(jù)此設(shè)計(jì)了一種小型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控工具磨床，從而可解決未知參數(shù)螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨問題。

數(shù)控工具磨床的傳動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控工具磨床機(jī)械部分的傳動(dòng)系統(tǒng)圖中，Y、Z軸為工作臺(tái)橫、縱向運(yùn)動(dòng)；X軸為磨頭升降運(yùn)動(dòng)；C軸為刀具(工件)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用手動(dòng)可以調(diào)節(jié)磨頭繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)；砂輪及刀具的上仰、下俯；刀具變速箱在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以單片機(jī)8031為CPU，利用其P2口的低7位和P0口外擴(kuò)32KBEPROM27256存放系統(tǒng)程序，P2口的低3位和P0口外擴(kuò)2KBRAM6116存放數(shù)據(jù)，P2口的高五位用于地址譯碼，用以選通LED顯示電路、接口芯片(8155、8255)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(6116)和鎖存器(273)，P1口接步進(jìn)電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制電路，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)由P0口輸出經(jīng)鎖存器(273)送至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器；8255的PA口接系統(tǒng)程序的啟動(dòng)、暫停按鈕和工作方式(參數(shù)輸入方式、測(cè)量方式、對(duì)刀方式及自動(dòng)方式)轉(zhuǎn)換開關(guān)，PB口用于刀具螺旋齒測(cè)量信號(hào)和其它輔助功能信號(hào)輸入，PC口用于輸出輔助功能信號(hào)；8155的PA口和PC口分離接鍵盤的行線和列線，PB口接刃磨刀具種類挑選開關(guān)。

螺旋齒幾何參數(shù)測(cè)量

數(shù)控刃磨時(shí)，需確定刀具軸向進(jìn)給與周向進(jìn)給之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因?yàn)樯a(chǎn)中，螺旋齒刀具的螺旋角β和導(dǎo)程戶普通都是未知的，所以在刃磨前，需測(cè)出螺旋齒的有關(guān)參數(shù)。為此，將螺旋齒綻開成一條直線。設(shè)軸向進(jìn)給長(zhǎng)度(包括磨人長(zhǎng)度l1、刀刃長(zhǎng)度l2及磨出長(zhǎng)度ll)為l，則與其對(duì)應(yīng)的周向進(jìn)給弧長(zhǎng)(包括磨人弧長(zhǎng)s1、刀刃弧長(zhǎng)s2及磨出弧長(zhǎng)s3)為s0，為確定弧長(zhǎng)s，可先測(cè)一段螺旋線的幾何參數(shù)，再按照相像三角形，求出弧長(zhǎng)。

為此，刃磨前，在磨頭上裝一測(cè)量頭，測(cè)量頭的測(cè)量電路與刀具一起組成閉合回路。測(cè)量時(shí)，在測(cè)量方式下，通過(guò)手動(dòng)功能，首先使測(cè)量頭與刀齒接觸，然后使刀具直線移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量頭相對(duì)于刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡中的1或2，這時(shí)控制系統(tǒng)自動(dòng)記錄下刀具直線移動(dòng)步數(shù)Z1和轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)C1，且按照Z(yǔ)軸的脈沖當(dāng)量將由操作面板輸入的進(jìn)給長(zhǎng)度/轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)Ze，通過(guò)已測(cè)得的Z1、C1的幾何關(guān)系，求出C軸轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)Ce，以(Ze、Ce)為直線的盡頭坐標(biāo)，由刀具直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)作兩軸聯(lián)動(dòng)直線插補(bǔ)。

為防止C向的測(cè)量超程誤差(因刀齒與測(cè)量頭之間距離不足一個(gè)脈沖當(dāng)量產(chǎn)生的，該誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量)影響螺旋線導(dǎo)程精度，一方面應(yīng)盡可能減小步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步刀具轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)當(dāng)量δ。選用步距角較小的步