一種數控的曲線滾剪切割機床制造技術

一種數控的曲線滾剪切割機床，屬機床領域。本曲線滾剪切割機床包括：放料裝置、張緊定位裝置、測長裝置、測厚裝置、導向定位裝置、刀具徑向間隙可調的滾切裝置、自動打標記裝置、糾偏整形裝置、張緊滾輪組、廢料收卷裝置、成品料收卷裝置、動力傳輸機構、機架和計算機數控系統組成。按照同時開料的數量，沿帶料進給方向在機架的工作臺面上以工作臺的縱向中心線為對稱軸，依序兩兩相對地布置有相應數量的刀具徑向間隙可調的滾切裝置，每一組相對布置的滾切裝置用于裁剪一根芯帶的兩側曲線為，可實現多帶的同時裁剪加工。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種加工曲線輪廓帶料的數控的滾剪切割機床，可用于多根帶料輪廓曲線的同時裁剪，屬機床領域。目前，用于曲線輪廓帶料裁剪加工的開料機見圖1，一般包括帶料放卷裝置(1)、進給滾輪及測長裝置(2)、定位龍口(3)、滾切裝置(4)、自動打標記機構(5)、自動糾偏裝置(6)、張緊滾輪組(7)、收卷裝置(8)、動力傳輸機構(9)和自動控制機構等，其滾切裝置如圖2所示，由上下圓盤刀(10)、(11)進行帶料的滾剪切割加工。現有技術的切割機床存在如下缺點1．機床的滾切裝置無上、下圓盤刀徑向間隙調整機構，使得加工不同厚度的帶料，需用不同直徑的圓盤刀片，且刀片磨損后不能沿徑向重磨使用。2．由于機床所加工的曲線帶料多為用來繞制零件的芯帶(如用來繞制圓截面變壓器鐵心的曲線硅鋼帶)，帶料厚度變化對其輪廓曲線形狀有明顯的影響，而現有技術的機床沒有消除上述影響的相應裝置和控制系統，因此，用現有技術機床所加工芯帶繞制的產品，其截面輪廓精度和產品的一致性都較差。本技術的目的在于提供一種可調整刀具徑向間隙、具有在線檢測厚度裝置及控制系統的數控的曲線滾剪切割機床。為實現上述目的，本技術采用如下技術方案本技術的數控的曲線滾剪切割機床見圖3，包括放料裝置、張緊定位裝置、測長裝置、測厚裝置、導向定位裝置、刀具徑向間隙可調的滾切裝置、自動打標記裝置、糾偏整形裝置、張緊滾輪組、廢料收卷裝置、成品料收卷裝置、動力傳輸機構、機架和計算機數控系統組成。其中，放料裝置為一獨立的設備，用于支承原料帶卷。張緊定位裝置、測長裝置、測厚裝置及導向定位裝置沿帶料的移動方向依序安裝在一可升降的工作臺上，該工作臺通過機架側面的矩形導軌與機架相連，可調整其高度方向位置。按照同時開料的數量，沿帶料進給方向在機架的工作臺面上以工作臺的縱向中心線為對稱軸，依序兩兩相對地布置有相應數量的刀具徑向間隙可調的滾切裝置，每一組相對布置的滾切裝置用于裁剪一根芯帶的兩側曲線，可實現多帶的同時裁剪加工。糾偏整形裝置，自動打標記裝置，張緊滾輪組，廢料收卷裝置，成品料收卷裝置依次安裝在沿帶料進給方向的滾切裝置后面。主電機及動力傳輸機構安裝在機架內。刀具徑向間隙可調的滾切裝置(見圖4)由一對圓盤形刀片、刀片徑向間隙調整機構、兩座標運動刀架和動力傳輸機構四部分組成。圓盤刀徑向間隙調整機構是通過絲杠、螺母帶動上圓盤刀移動來調節刀片間的徑向間隙。兩座標運動刀架由一個直線導軌和一個轉動平臺組成。轉動平臺安裝在直線導軌的拖板上，并圍繞安裝在該拖板上的轉動軸回轉。兩座標運動刀架的直線移動由單獨的電機帶動滾珠絲杠實現；回轉運動由電機通過變導程蝸桿蝸輪副來實現。動力傳輸機構由四聯齒輪、雙萬向聯軸節、滑動花鍵副組成。主電機到各組刀具徑向間隙可調的滾切裝置間的動力是通過變速機構實現，每一組滾切裝置有一動力分配軸，各滾切裝置的動力分配軸上分別裝有超越離合器，可消除不同組滾切裝置間的切削運動不同步造成的不利影響。同組滾切裝置公用一根動力分配軸，動力分配軸到滾切裝置花鍵軸之間的動力轉遞是通過同步齒形帶實現的。測厚裝置由兩個位移傳感器及信號處理系統組成，兩個位移傳感器采用差動原理實現帶料的厚度測量，信號處理系統將傳感器測量信號進行處理，并轉化為帶料不同位置的厚度信息，滿足厚度測量的要求。測長裝置由測量輥和光電圓光柵編碼器組成，由帶料帶動裝在測長輥上的圓光柵編碼器完成帶料的長度測量。帶料厚度變化對芯帶輪廓曲線的影響關系可以用一種芯帶繞制零件-圓截面變壓器鐵心的芯帶加工為例進行說明如下圓截面變壓器鐵心是由一根寬度變化的硅鋼帶卷繞而成的，其鐵心截面近似為圓形，見圖7、圖8、圖9。圖7為圓截面變壓器鐵心的示意圖，圖8為鐵心截面的形狀，圖9是鐵心芯帶的輪廓曲線展開圖。從圖9可看出，圓截面卷繞鐵心是由一根寬度變化的曲線芯帶卷繞而成的，其理論曲線如圖中粗線所示，各圈芯帶其寬度Bi和長度li的計算公式為T=4R2-bmin2---(1)]]>Bi=Min----(2)]]>li=2(W+H-4r)+2π(r+Ti-1+ti2K)---(3)]]>Ti=Ti-1+tiK----(4)]]>式中T-鐵心的總迭厚；bmin-芯帶加工的最小寬度；R-鐵心截面的直徑；Ti-第i層芯帶的迭厚；To=0，且Ti≤T,i=1,2,3…；ti-表示第i層芯帶的平均厚度；K-芯帶的的迭片系數；Bi-表示第i層芯帶的寬度，Bo=bmin/2；li-表示第i層芯帶的長度，lo=0；W-鐵心繞具的寬度；H-鐵心繞具的高度；r-鐵心繞具的過渡圓弧半徑；為采用滾剪法連續加工鐵心芯帶的輪廓曲線，實際加工的輪廓曲線是根據計算所得的Bi和li，由數控系統轉換成采用直線/圓弧或三次樣條曲線近似的實際加工曲線，并控制機床進行加工的，如圖9中虛線所示。顯然，在鐵心的設計參數T,bmin,R,K,W,H,r確定的條件下，鐵心芯帶的形狀只與芯帶厚度變化有關。基于實際測量所得的芯帶厚度，根據公式(2)(3)(4)計算Bi和1i，同時計算實際加工曲線的直線/圓弧的座標，控制機床加工，就可消除帶料厚度變化對帶料加工輪廓曲線的影響。整個機床的加工過程控制由微機數控系統實現。數控系統采用模塊化結構設計，為一主從式多微處理機系統，由多個微處理機模塊，各刀架電機驅動模塊和變頻調速器等組成，見圖10。主處理機模塊為一ISA總線的CPU為Intel 486DX2 ALLIN ONE CPU板，主要完成系統的總體控制、加工曲線的實時計算及分配、加工信息的顯示等任務。其余模塊包括CNC位置控制模塊，白適應控制模塊，測長儀測厚儀接口模塊，開關量輸入/輸出模塊和網絡通訊模塊。其中，每一CNC位置控制模塊、自適應控制模塊和測長儀測厚儀接口模塊都采用獨立的單片機作為控制器。各模塊功能如下每一CNC位置控制模塊可用于完成一對滾切裝置的兩坐標刀架電機的兩軸插補位置控制；自適應控制模塊可根據測量所得的主電機電流、帶料運動速度等參數，控制變頻調速器，使整個系統按給定的模式運行；測長儀測厚儀接口模塊完成長度、厚度測量信息的轉換，可實現測長儀長度補償，帶料平均厚度計算等功能，同時還用于產生系統的同步控制信號，使各CNC位置控制模塊同步。主處理機與各從處理機之間采用雙端口內存進行通訊。網絡通訊模塊可使該數控系統實現與上位計算機的通訊，便于系統的集成。數控系統的工作過程如下首先由主處理機模塊發出命令，控制變頻調速的交流電機運動，然后，利用測厚儀測量帶料厚度，基于公式(2)(3)(4)在線動態計算芯帶的曲線廓形，同時根據測長儀送來的帶長信息，控制各刀架步進電機，使各圓盤刀隨刀架一起做周期性的移動及相應的擺動，從而完成所需輪廓芯帶的切割加工；當完成一個芯帶的切割長度時，計算機向自動打標記機構發出信號，在帶料上做一標記，以供卷繞芯帶時切割之用。重復上述過程直至加工完整卷帶料為止。說明附圖如下圖1為現有技術曲線開料機的結構示意圖。圖2為圖1中滾切裝置結構示意圖。圖3為本技術數控的曲線滾剪切割機床的一種較佳實施例的結構示意圖。圖4為圖3中的滾切裝置的結構示意圖。圖5為圖4中的A向視圖。圖6為圖3中的測厚裝置的結構示意圖。圖7為圓截面變壓器鐵心的示意圖。圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控的曲線滾剪切割機床，包括：放料裝置、張緊定位裝置、測長裝置、測厚裝置、導向定位裝置、刀具徑向間隙可調的滾切裝置、自動打標記裝置、糾偏整形裝置、張緊滾輪組、廢料收卷裝置、成品料收卷裝置、動力傳輸機構、機架和計算機數控系統組成，其特征是：所說的放料裝置為一獨立的設備，用于支承原料帶鋼卷；張緊定位裝置、測長裝置、測厚裝置及導向定位裝置沿帶料的移動方向依序安裝在一可升降的工作臺上，該工作臺通過機架側面的矩形導軌與機架相連；按照同時開料的數量，沿帶料進給方向在機架的工作臺面上以工作臺的縱向中心線為對稱軸，依序兩兩相對地布置有相應數量的刀具徑向間隙可調的滾切裝置，每一組相對布置的滾切裝置用于裁剪一根芯帶的兩側曲線，可實現多帶的同時裁剪加工；糾偏整形裝置，自動打標記裝置，張緊滾輪組，廢料收卷裝置，成品料收卷裝置依次安裝在沿帶料進給方向的滾切裝置后面；主電機及動力傳輸機構安裝在機架內。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王先逵，吳丹，郄勝強，劉成穎，劉金凌，趙彤，張靜榮，富肖紅，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]