管類零件倒角機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控制單元的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于機(jī)械切削加工【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種管類零件倒角機(jī)，包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一個(gè)絲桿，在所述絲桿上設(shè)置一個(gè)螺母，所述螺母配合在所述絲桿上并設(shè)置于一個(gè)導(dǎo)軌內(nèi)，所述伺服電機(jī)固定在所述螺母上，在所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置倒角刀具，所述倒角刀具包括內(nèi)角刀和外角刀，所述內(nèi)角刀和外角刀的刀刃相對(duì)設(shè)置，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與管類零件的軸線位于同一直線上。本實(shí)用新型還公開了倒角機(jī)的控制單元，倒角量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；內(nèi)外倒角同時(shí)完成；倒角精度高。
【專利說明】管類零件倒角機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控制單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械切削加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種管類零件倒角機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控制單元。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的管類零件的倒角工藝，一般采用專用機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工，加工過程中由于零件軸向尺寸和徑向尺寸的離散性，造成軸向定位誤差和徑向定位誤差均無法補(bǔ)償，因而造成加工誤差。
[0003]現(xiàn)有加工設(shè)備及方法為滿足軸向尺寸離散性，常常造成的倒角量大小的變化，零件軸向偏大時(shí)倒角量變大；軸向尺寸偏小時(shí)倒角量變小，甚至達(dá)不到要求值。軸向誤差造成倒角量大小不穩(wěn)定，徑向安裝誤差造成倒角偏心。由于管類零件長度誤差較大，其值與端面倒角量為同一數(shù)量級(jí)，有的長度誤差甚至超過倒角量，因此，常常造成部分零件返工，甚至報(bào)廢。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種管類零件倒角機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控制單元，通過自動(dòng)控制，避免倒角時(shí)管類零件的軸向尺寸的影響。
[0005]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種管類零件倒角機(jī)，其特征是，包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一個(gè)絲桿，在所述絲桿上設(shè)置一個(gè)螺母，所述螺母配合在所述絲桿上并設(shè)置于一個(gè)導(dǎo)軌內(nèi)，所述伺服電機(jī)固定在所述螺母上，在所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置倒角刀具，所述倒角刀具包括內(nèi)角刀和外角刀，所述內(nèi)角刀和外角刀的刀刃相對(duì)設(shè)置，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與管類零件的軸線位于同一直線上。
[0007]進(jìn)一步，在所述伺服電機(jī)的移動(dòng)路徑上設(shè)置第一行程開關(guān)和第二行程開關(guān)，所述第一行程開關(guān)靠近所述步進(jìn)電機(jī)一側(cè)，所述第二行程開關(guān)靠近所述管類零件一側(cè)，兩個(gè)行程開關(guān)限制所述伺服電機(jī)前行或后退的極限位置。
[0008]一種管類零件倒角機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制單元，其特征是，包括單片機(jī)、電流互感器、信號(hào)處理單元、步進(jìn)電機(jī)控制單元和伺服電機(jī)控制單元，所述電流互感器設(shè)置在所述伺服電機(jī)上，所述單片機(jī)與所述信號(hào)處理單元連接、步進(jìn)電機(jī)控制單元、伺服電機(jī)控制單元連接，所述信號(hào)處理單元與所述電流互感器連接，所述電流互感器將所述伺服電機(jī)的電流信號(hào)傳送至所述信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元將所述電流信號(hào)傳送至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)根據(jù)所述電流信號(hào)給所述步進(jìn)電機(jī)控制單元和所述伺服電機(jī)控制單元發(fā)送控制指令，所述步進(jìn)電機(jī)控制單元和伺服電機(jī)控制單元根據(jù)所述控制指令控制所述步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。
[0009]進(jìn)一步，所述信號(hào)處理單元將接收到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成負(fù)脈沖后傳送至所述單片機(jī)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:[0011](I)倒角量自動(dòng)控制；
[0012](2)內(nèi)外倒角同時(shí)完成；
[0013](3)倒角精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1是倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖2是倒角刀具的安裝示意圖；
[0016]附圖3是控制單元模塊原理圖；
[0017]附圖4是信號(hào)處理單元電路圖；
[0018]附圖5是加工方法流程框圖；
[0019]附圖6是倒角量控制原理圖。
[0020]圖中的標(biāo)號(hào)分別為:
[0021]1.倒角機(jī)；2.步進(jìn)電機(jī)；
[0022]3，伺服電機(jī)；4.聯(lián)軸器；
[0023]5.絲桿；6.軸承；
[0024]7.螺母；8.導(dǎo)軌；
`[0025]9.轉(zhuǎn)軸；10.倒角刀具；
[0026]11.管類零件；12.三爪卡盤；
[0027]13.第一行程開關(guān)；14.第二行程開關(guān)；
[0028]20.單片機(jī)；21.電流互感器；
[0029]22.信號(hào)處理單元；23.步進(jìn)電機(jī)控制單元；
[0030]24.伺服電機(jī)控制單元；25.振蕩器；
[0031]S01-S05.流程圖步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型管類零件倒角機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控制單元的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0033]參見附圖1、2，倒角機(jī)I包括步進(jìn)電機(jī)2和伺服電機(jī)3，在步進(jìn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸上通過聯(lián)軸器4設(shè)置一個(gè)絲桿5，絲桿5由兩端的軸承6承載轉(zhuǎn)動(dòng)，在絲桿5上設(shè)置一個(gè)螺母7，螺母7與絲桿5配合，螺母7設(shè)置在導(dǎo)軌8內(nèi)，螺母7在導(dǎo)軌8內(nèi)能夠沿絲桿5的徑向移動(dòng)。
[0034]伺服電機(jī)3固定在螺母7上，在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸9上設(shè)置倒角刀具10，倒角刀具10包括內(nèi)角刀和外角刀，內(nèi)角刀和外角刀的刀刃相對(duì)設(shè)置，伺服電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸9與待倒角的管類零件11的軸線位于同一直線上。管類零件11通過三爪卡盤12裝夾。
[0035]在伺服電機(jī)3的移動(dòng)路徑上分別設(shè)置第一行程開關(guān)13和第二行程開關(guān)14，第一行程開關(guān)13靠近步進(jìn)電機(jī)2的一側(cè)，第二行程開關(guān)14靠近管類零件11的一側(cè)，兩個(gè)行程開關(guān)用于限制伺服電機(jī)3前行或后退的極限位置，當(dāng)伺服電機(jī)3后退至第一行程開關(guān)13處使其閉合時(shí)，即伺服電機(jī)3完成復(fù)位，此時(shí)，可以關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)2和伺服電機(jī)3 ;當(dāng)伺服電機(jī)3前行至第二行程開關(guān)14處使其閉合時(shí)，即伺服電機(jī)3到達(dá)倒角的最前位置，倒角量達(dá)到預(yù)設(shè)值，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)2停止進(jìn)給，反轉(zhuǎn)進(jìn)行退刀。[0036]參見附圖3，倒角機(jī)I實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的運(yùn)動(dòng)控制單元包括單片機(jī)20、電流互感器21、信號(hào)處理單元22、步進(jìn)電機(jī)控制單元23和伺服電機(jī)控制單元24，電流互感器21設(shè)置在伺服電機(jī)3上，單片機(jī)20與信號(hào)處理單元連接22、步進(jìn)電機(jī)控制單元23、伺服電機(jī)控制單元24連接，信號(hào)處理單元22與電流互感器21連接，電流互感器21將伺服電機(jī)3的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成負(fù)脈沖后傳送至信號(hào)處理單元22，信號(hào)處理單元22將信號(hào)傳送至單片機(jī)20，單片機(jī)20根據(jù)信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)控制單元23和伺服電機(jī)控制單元24發(fā)送控制指令，步進(jìn)電機(jī)控制單元23和伺服電機(jī)控制單元24根據(jù)控制指令控制步進(jìn)電機(jī)2和伺服電機(jī)3，實(shí)現(xiàn)對(duì)管類零件11的倒角。步進(jìn)電機(jī)2的振蕩器25與單片機(jī)20相連接，單片機(jī)20通過振蕩器25計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給量。
[0037]參見附圖5，倒角機(jī)的控制加工方法，包括如下步驟:
[0038]第一步:裝夾管類零件(圖中步驟S01)。管類零件能過三爪卡盤一次安裝。
[0039]第二步:控制步進(jìn)電機(jī)正方向旋轉(zhuǎn)，倒角電機(jī)帶動(dòng)倒角刀具進(jìn)刀(圖中步驟S02)。使倒角刀具進(jìn)刀至預(yù)定位置。
[0040]第三步:啟動(dòng)倒角電機(jī)使倒角刀具旋轉(zhuǎn)，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)正方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)刀(圖中步驟S03)。倒角過程進(jìn)行。
[0041]第四步:倒角至預(yù)定的倒角量，控制步進(jìn)電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，倒角刀具退刀，退刀至初始位置后，停止步進(jìn)電機(jī)與倒角電機(jī)(圖中步驟S04)。
[0042]倒角過程以及電機(jī)反向退刀過程通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0043]第一小步:單片機(jī)分別啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)計(jì)數(shù)器；
[0044]第二小步:計(jì)數(shù)器在定時(shí)器設(shè)定時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)處理單元的脈沖計(jì)數(shù)；
[0045]第三小步:單片機(jī)在定時(shí)器設(shè)定時(shí)間間隔測(cè)量信號(hào)處理單元的輸出電壓，如果輸出電壓為零，則進(jìn)入第四小步；如果輸出電壓為非零，則返回第一小步；
[0046]第四小步:根據(jù)信號(hào)處理單元的脈沖數(shù)和步進(jìn)電機(jī)的數(shù)脈沖當(dāng)量計(jì)算倒角量，當(dāng)?shù)菇橇窟_(dá)到預(yù)設(shè)倒角量時(shí)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，退出倒角刀具。
[0047]第五步:卸下加工完成的管類零件(圖中步驟S05)。
[0048]下面通過一個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
[0049]參見附圖2，內(nèi)外倒角刀通過緊定螺釘固定在倒角刀柄上，倒角刀的兩個(gè)刀刃成Θ ( θ=β + τ, β是內(nèi)倒角角度，T是外倒角角度)，一次切屑就能完成金屬管端部內(nèi)外兩個(gè)倒角的加工。
[0050]當(dāng)?shù)菇堑堕_始切削到金屬管時(shí)，伺服電機(jī)的電流突然增大，這個(gè)變化通過電流互感器傳送到信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元將這個(gè)變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成負(fù)脈沖，傳至單片機(jī)，單片機(jī)啟動(dòng)內(nèi)部減速器開始對(duì)振蕩器發(fā)出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)此脈沖數(shù)乘脈沖當(dāng)量等于預(yù)設(shè)置的倒角毫米數(shù)時(shí)，倒角量完成后，單片機(jī)將輸出線的電平反轉(zhuǎn)，于是步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，退刀復(fù)位,主電機(jī)停轉(zhuǎn)。
[0051]倒角機(jī)工作過程和控制機(jī)理:裝好待倒角的金屬管，由夾緊機(jī)構(gòu)(三爪卡盤)，對(duì)金屬管夾緊。按啟動(dòng)按鈕，單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制器控制步進(jìn)電機(jī)工作，同時(shí)單片機(jī)送出順轉(zhuǎn)信號(hào)到步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)單片機(jī)發(fā)出信號(hào)使伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)工作于速度控制模式，其轉(zhuǎn)速為倒角刀切屑轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)的工作模式及轉(zhuǎn)速均由伺服電機(jī)控制器的面板上小鍵盤設(shè)置。[0052]參見附圖6，當(dāng)?shù)菇堑豆みM(jìn)到金屬管端部，開始切屑時(shí)，主電機(jī)功率增大，電機(jī)的相電流隨之增大，這個(gè)信號(hào)通過電流互感器送到信號(hào)處理電路，并被轉(zhuǎn)換成負(fù)向脈沖，引起單片機(jī)響應(yīng)，單片機(jī)立即啟動(dòng)內(nèi)部一個(gè)計(jì)數(shù)器和一個(gè)定時(shí)器。計(jì)數(shù)器開始對(duì)振蕩器脈沖計(jì)數(shù)，此脈沖數(shù)N正比于倒角寬度B:
[0053]B=P X N
[0054]式中:P步進(jìn)電機(jī)脈沖當(dāng)量，單位毫米；
[0055]N脈沖數(shù)。
[0056]步進(jìn)電機(jī)脈沖當(dāng)量P:
[0057]P= a t/360
[0058]式中:α步距角，單位。；
[0059]t絲杠螺距，單位毫米。
[0060]當(dāng)B等于預(yù)設(shè)切削量時(shí)，，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，倒角刀退刀，直到第一行程開關(guān)閉合，停止二個(gè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
[0061]定時(shí)器時(shí)間為30毫秒左右，定時(shí)器啟動(dòng)后30毫秒，再次檢測(cè)上述的負(fù)向脈沖電平，如負(fù)脈沖還在，則按上述處理；如檢測(cè)時(shí)負(fù)脈沖消失，則判斷為干擾脈沖，清計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，停止計(jì)數(shù)器和定時(shí)器工作，繼續(xù)等待負(fù)脈沖出現(xiàn)。重新啟動(dòng)上述的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，重復(fù)上述過程。
[0062]任何情況下，第二行程開關(guān)閉合，則判斷為行程的極限位置到，則步進(jìn)電機(jī)返回，執(zhí)行復(fù)位程序:關(guān)閉伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)逆轉(zhuǎn)，使主電機(jī)后退到第二行程開關(guān)閉合時(shí)，再關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)。等待下一次新的啟動(dòng)按鈕的命令。
[0063]參見附圖4，為信號(hào)處理電路原理圖，電流互感器得到伺服電路相電流的對(duì)應(yīng)信號(hào)，通過電容感應(yīng)到晶體三極管的基極，當(dāng)基極電壓高于晶體三極管發(fā)射極電壓時(shí)，其集電極輸出負(fù)電平，形成負(fù)脈沖。電阻起限流作用，穩(wěn)壓管和穩(wěn)壓管正反串聯(lián)起電壓保護(hù)作用，防止過高的干擾脈沖，保護(hù)晶體三極管。二極管器鉗位作用，用于恢復(fù)直流電流，電阻用于釋放直流電壓。電位器用于調(diào)整晶體三極管發(fā)射極的基礎(chǔ)電壓，以適應(yīng)伺服電機(jī)空載時(shí)的電流。
[0064]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種管類零件倒角機(jī)，其特征在于:包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一個(gè)絲桿，在所述絲桿上設(shè)置一個(gè)螺母，所述螺母配合在所述絲桿上并設(shè)置于一個(gè)導(dǎo)軌內(nèi)，所述伺服電機(jī)固定在所述螺母上，在所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置倒角刀具，所述倒角刀具包括內(nèi)角刀和外角刀，所述內(nèi)角刀和外角刀的刀刃相對(duì)設(shè)置，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與管類零件的軸線位于同一直線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管類零件倒角機(jī)，其特征在于:在所述伺服電機(jī)的移動(dòng)路徑上設(shè)置第一行程開關(guān)和第二行程開關(guān)，所述第一行程開關(guān)靠近所述步進(jìn)電機(jī)一側(cè)，所述第二行程開關(guān)靠近所述管類零件一側(cè)，兩個(gè)行程開關(guān)限制所述伺服電機(jī)前行或后退的極限位置。
3.—種如權(quán)利要求2所述的管類零件倒角機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制單元，其特征在于:包括單片機(jī)、電流互感器、信號(hào)處理單元、步進(jìn)電機(jī)控制單元和伺服電機(jī)控制單元，所述電流互感器設(shè)置在所述伺服電機(jī)上，所述單片機(jī)與所述信號(hào)處理單元連接、步進(jìn)電機(jī)控制單元、伺服電機(jī)控制單元連接，所述信號(hào)處理單元與所述電流互感器連接，所述電流互感器將所述伺服電機(jī)的電流信號(hào)傳送至所述信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元將所述電流信號(hào)傳送至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)根據(jù)所述電流信號(hào)給所述步進(jìn)電機(jī)控制單元和所述伺服電機(jī)控制單元發(fā)送控制指令，所述步進(jìn)電機(jī)控制單元和伺服電機(jī)控制單元根據(jù)所述控制指令控制所述步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)控制單元，其特征在于:所述信號(hào)處理單元將接收到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成負(fù)脈沖后傳送至所述單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】B23D79/00GK203649563SQ201320852244
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】施海鋒 申請(qǐng)人:上海三達(dá)汽車配件有限公司