一种用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统的制作方法

1.本发明涉及曲轴内铣机床技术领域，具体为一种用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统。


背景技术：

2.数控曲轴内/外铣机床是汽车发动机曲轴粗加工的重要设备，该设备在市面上出现前大多采用的是传统的车床加工工艺；由于曲轴工件结构特殊和切削量大且不均匀，加工过程中工件受力大而容易产生弯曲变形，所以加工精度难以保证，影响后续加工质量，同时存在使用设备数量多、人员多、效率低，成本高等问题，数控内铣床的出现为解决这些问题提供了条件。
3.在使用曲轴内铣机床在加工时，通过数控系统控制器对零件的精准加工，而现有的中曲轴内铣机床中一般使用的是西门子、法拉克等的双通道cnc系统，而这类数控系统引进的成本比较高，对于一些盈利不理想的公司，引进该类数控系统是比较困难的，从而导致曲轴内铣机床得不到广泛应用，另外传统的曲轴内铣机床使用时需要多人同时进行操作，增加了人力输出，进一步增加了生产成本。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统，解决了现有的曲轴内铣机床使用时需要多人同时进行操作，增加了人力输出，增加了生产成本问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统，包括以下步骤：
6.s1、零件程序输入：分别输入零件加工程序、机床参数和刀具补偿参数，使得cnc控制器可以收到控制指令；
7.s2、译码：s1中输入的程序进入控制器中，并通过译码器进行译码，将程序编译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区域；
8.s3、刀具补偿：对刀具半径和长度分别进行补偿，把零件轮廓轨迹按系统存储的刀具尺寸数据自动转换成刀具中心相对于工件的移动轨迹；
9.s4、进给速度处理：数控加工程序给定的刀具相对于工件的移动速度是在各个坐标合成运动方向上的速度，即为f代码的指令值；
10.s5、插补：对于加工直线的程序段仅给定起、终点坐标，而对于加工圆弧的程序段给定其起、终点坐标、圆心坐标以及圆弧半径；
11.s6、位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置进行比较，用其差值控制进给电动机；
12.s7、i/o处理：将机床运动过程中的有关参数输入到cnc中，同时将cnc的输出命令(如换刀、主轴变速换档、加冷却液等)变为执行机构的控制信号，实现对机床的控制；
13.s8、显示：将零件程序、参数、刀具位置、机床状态、报警信息同时通过显示器控制面板上的显示屏中。
14.进一步地，所述s1中程序输入时通过键盘输入，cnc输入工作方式为存储方式，将整个零件程序一次全部输入到cnc内部存储器中，加工时再从存储器中把一个一个程序调出。
15.进一步地，所述s2中通过译码，将其中零件的轮廓信息(起点、终点、直线或圆弧等)，f、s、t、m等信息按一定的语法规则解释(编译)成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区域编译过程中还要进行语法检查，发现错误立即报警。
16.进一步地，所述s3中刀具补偿时为了方便编程人员编制零件加工程序，编程时零件程序是以零件轮廓轨迹来编程的，与刀具尺寸无关，程序输入和刀具参数输入分别进行。
17.进一步地，所述s4中速度处理首先要进行的工作是将各坐标合成运动方向上的速度分解成各进给运动坐标方向的分速度，为插补时计算各进给坐标的行程量做准备；另外对于机床允许的最低和最高速度限制也在这里处理。
18.进一步地，所述s5中当要进行轨迹加工时，cnc必须从一条已知起点和终点的曲线上自动进行“数据点密化”的工作，插补在每个规定的周期(插补周期)内进行一次，即在每个周期内，按指令进给速度计算出一个微小的直线数据段，通常经过若干个插补周期后，插补完一个程序段的加工，也就完成了从程序段起点到终点的“数据密化”工作。
19.进一步地，所述s6中位置控制可由软件完成，也可由硬件完成，在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿等，以提高机床的定位精度。
20.进一步地，曲轴内铣机床设备，所述曲轴内铣机床设备包括底座，所述底座顶部的左右两侧均设置有左夹紧座和右夹紧座，所述底座的顶部且位于所述左夹紧座与所述右夹紧座之间分别设置有左刀盘外架和右刀盘外架。
21.进一步地，所述底座的顶部且位于所述左刀盘外架与所述右刀盘外架相对的一侧之间分别设置有左刀盘和右刀盘，所述左刀盘和所述右刀盘相对的一侧分别固定连接有中心架和右夹盘，所述中心架的一侧固定连接有左夹盘。
22.所述左刀盘外架和所述右刀盘外架上设置均有刀盘内架，所述底座顶部的右侧设置有排屑器。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.该用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统，通过采用两套国产单通道cnc数控系统替代国外西门子、法拉克等的双通道cnc系统，实现了铣床左右刀盘由各自cnc系统驱动，既能满足机床功能的需要，又大大降低了数控控制系统引进成本；
25.通过设置曲轴内铣机床设备，加工时通过铣刀盘自转，同时铣刀盘外架沿x1/x2轴作直线运动，铣刀盘内架沿y1/y2轴作直线运动，其围绕所加工的工件轴颈旋转一周即完成对曲轴两个个连杆轴颈外圆、圆角和曲柄侧面的铣加工，相较于传统的设备，采用该种方式加工曲轴，使得曲轴的加工精度更高，并且精度也更易于保证；
26.通过左右液压定心卡盘夹紧曲轴两端轴颈牢固不动，左右刀盘架滑座架沿z1/z2轴移动至所加工曲轴连杆颈位置，随动液压自动定心中心架支撑夹紧工件曲轴连杆中间的
曲轴主轴颈，能够保证曲轴可以始终保持稳定状态，并实现一体化加工成型，可以减少多台设备加工和多人员生产，同时在需要更换其它品种的曲轴进行加工时，对设备的调整也会更加容易、快捷，节省了一定的时间消耗，从而提高了设备的生产效率。
附图说明
27.图1为本发明用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统结构框图；
28.图2为本发明用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统中曲轴内铣机床设备的结构示意图；
29.图3为本发明用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统中右刀盘外架一侧的结构示意图。
30.图中：1-曲轴内铣机床设备、11-底座、12-左夹紧座、13-右夹紧座、14-左刀盘外架、15-右刀盘外架、16-左刀盘、17-右刀盘、18-中心架、19-右夹盘、110-左夹盘、111-刀盘内架、112-排屑器、2-曲轴。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统，包括以下步骤：
33.s1、零件程序输入：分别输入零件加工程序、机床参数和刀具补偿参数，使得cnc控制器可以收到控制指令；
34.s2、译码：s1中输入的程序进入控制器中，并通过译码器进行译码，将程序编译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区域；
35.s3、刀具补偿：对刀具半径和长度分别进行补偿，把零件轮廓轨迹按系统存储的刀具尺寸数据自动转换成刀具中心相对于工件的移动轨迹；
36.s4、进给速度处理：数控加工程序给定的刀具相对于工件的移动速度是在各个坐标合成运动方向上的速度，即为f代码的指令值；
37.s5、插补：对于加工直线的程序段仅给定起、终点坐标，而对于加工圆弧的程序段给定其起、终点坐标、圆心坐标以及圆弧半径；
38.s6、位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置进行比较，用其差值控制进给电动机；
39.s7、i/o处理：将机床运动过程中的有关参数输入到cnc中，同时将cnc的输出命令(如换刀、主轴变速换档、加冷却液等)变为执行机构的控制信号，实现对机床的控制；
40.s8、显示：将零件程序、参数、刀具位置、机床状态、报警信息同时通过显示器控制面板上的显示屏中。
41.所述s1中程序输入时通过键盘输入，cnc输入工作方式为存储方式，将整个零件程序一次全部输入到cnc内部存储器中，加工时再从存储器中把一个一个程序调出。
42.所述s2中通过译码，将其中零件的轮廓信息(起点、终点、直线或圆弧等)，f、s、t、m等信息按一定的语法规则解释(编译)成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区域编译过程中还要进行语法检查，发现错误立即报警。
43.所述s3中刀具补偿时为了方便编程人员编制零件加工程序，编程时零件程序是以零件轮廓轨迹来编程的，与刀具尺寸无关，程序输入和刀具参数输入分别进行。
44.所述s4中速度处理首先要进行的工作是将各坐标合成运动方向上的速度分解成各进给运动坐标方向的分速度，为插补时计算各进给坐标的行程量做准备；另外对于机床允许的最低和最高速度限制也在这里处理。
45.所述s5中当要进行轨迹加工时，cnc必须从一条已知起点和终点的曲线上自动进行“数据点密化”的工作，插补在每个规定的周期(插补周期)内进行一次，即在每个周期内，按指令进给速度计算出一个微小的直线数据段，通常经过若干个插补周期后，插补完一个程序段的加工，也就完成了从程序段起点到终点的“数据密化”工作。
46.所述s6中位置控制可由软件完成，也可由硬件完成，在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿等，以提高机床的定位精度。
47.一种用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统，还包括：曲轴内铣机床设备1，所述曲轴内铣机床设备1包括底座11，所述底座11顶部的左右两侧均设置有左夹紧座12和右夹紧座13，所述底座11的顶部且位于所述左夹紧座12与所述右夹紧座13之间分别设置有左刀盘外架14和右刀盘外架15。
48.所述底座11的顶部且位于所述左刀盘外架14与所述右刀盘外架15相对的一侧之间分别设置有左刀盘16和右刀盘17，所述左刀盘16和所述右刀盘17相对的一侧分别固定连接有中心架18和右夹盘19，所述中心架18的一侧固定连接有左夹盘110。
49.所述左刀盘外架14和所述右刀盘外架15上设置均有刀盘内架111，所述底座11顶部的右侧设置有排屑器112。
50.工作原理：
51.该单通道数控系统运行时：
52.s1、零件程序输入：分别输入零件加工程序、机床参数和刀具补偿参数，使得cnc控制器可以收到控制指令；
53.s2、译码：s1中输入的程序进入控制器中，并通过译码器进行译码，将程序编译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区域；
54.s3、刀具补偿：对刀具半径和长度分别进行补偿，把零件轮廓轨迹按系统存储的刀具尺寸数据自动转换成刀具中心相对于工件的移动轨迹；
55.s4、进给速度处理：数控加工程序给定的刀具相对于工件的移动速度是在各个坐标合成运动方向上的速度，即为f代码的指令值；
56.s5、插补：对于加工直线的程序段仅给定起、终点坐标，而对于加工圆弧的程序段给定其起、终点坐标、圆心坐标以及圆弧半径；
57.s6、位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置进行比较，用其差值控制进给电动机；
58.s7、i/o处理：将机床运动过程中的有关参数输入到cnc中，同时将cnc的输出命令
(如换刀、主轴变速换档、加冷却液等)变为执行机构的控制信号，实现对机床的控制；
59.s8、显示：将零件程序、参数、刀具位置、机床状态、报警信息同时通过显示器控制面板上的显示屏中。
60.曲轴内铣机床设备1在加工曲轴时，需要先将曲轴2左右两侧的连杆分别与左右夹盘固定安装，使得曲轴2在两个夹盘的作用下可以保持牢固不动，之后启动设备开关，开始对曲轴2进行加工处理，此时左右刀盘架底部的滑座架沿z1/z2轴移动至所加工曲轴2连杆颈位置，然后随动液压自动定心中心架支撑夹紧工件2曲轴连杆中间的曲轴主轴颈；
61.此时铣刀开始转动，而左右刀盘外架沿x1/x2轴作直线运动，同时刀盘内架111沿y1/y2轴作直线运动，通过两种运动的复合运动使得铣刀同时对曲轴2进行加工，其围绕所加工的工件轴颈旋转一周即完成对曲轴2个连杆轴颈外圆、圆角和曲柄侧面的铣加工，加工完成之后完毕，左右刀盘外架底部的滑座依次沿z1/z2轴移动至另曲轴2连杆颈位置，将曲轴2拆卸下来。
62.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
63.该用于曲轴内铣机床上的单通道数控系统，通过采用两套国产单通道cnc数控系统替代国外西门子、法拉克等的双通道cnc系统，实现了铣床左右刀盘由各自cnc系统驱动，既能满足机床功能的需要，又大大降低了数控控制系统引进成本；
64.通过设置曲轴内铣机床设备1，加工时通过铣刀盘自转，同时铣刀盘外架沿x1/x2轴作直线运动，铣刀盘内架沿y1/y2轴作直线运动，其围绕所加工的工件轴颈旋转一周即完成对曲轴两个个连杆轴颈外圆、圆角和曲柄侧面的铣加工，相较于传统的设备，采用该种方式加工曲轴，使得曲轴的加工精度更高，并且精度也更易于保证；
65.通过左右液压定心卡盘夹紧曲轴两端轴颈牢固不动，左右刀盘架滑座架沿z1/z2轴移动至所加工曲轴连杆颈位置，随动液压自动定心中心架支撑夹紧工件曲轴连杆中间的曲轴主轴颈，能够保证曲轴可以始终保持稳定状态，并实现一体化加工成型，可以减少多台设备加工和多人员生产，同时在需要更换其它品种的曲轴进行加工时，对设备的调整也会更加容易、快捷，节省了一定的时间消耗，从而提高了设备的生产效率。
66.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
67.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。