专利名称：数控内圆切片机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内圆切片机，具体为数控内圆切片机。
背景技术：
内圆切片机是指用高速旋转的涂了金刚砂的薄型不锈钢圆环的内圆作为刀刃，切 割固定在可纵向和横向移动工作台上的材料的一种设备。所述的被切割材料包括磁性材 料、硬质合金、石英玻璃、陶瓷硅片等(切割材料为棒状)。传统的内圆切片机包括机架，机架上支撑有由电机驱动的旋转主轴，主轴上固定 有切割刀具，机架上还支撑有横向移动工作台，横向移动工作台上设置有可相对横向移动 工作台纵向移动的纵向进给料架，支撑于机架上的同步轮通过传动机构驱动纵向进给料架 纵向运动。工作时，被切割的材料(料棒)定位于纵向进给料架上，主轴驱动的切割刀具对料 棒实施切片，纵向进给料架的移动实现料棒的纵向进给(决定切片的薄厚)，横向移动工作 台的横向往复运动实现料棒的横向进给及复位(完成切割)。传统内圆切片机是采用配置重锤牵引和配备油阻尼结构来驱动横向移动工作台 并实现控制横向进给速度，纵向进给料架的纵向进给则是通过手轮驱动机架上的同步轮来 实现。整个切割过程受人为影响较大，且切割过程中，因材料不均勻等原因，易造成切割力 不均勻，而造成刀刃寿命减短甚至烧坏撕烂刀刃、刀片；其次是所述的切割的进给速度控制 不理想、且操作复杂；第三，送料架的纵向进给精度不高，造成切片的厚度尺寸变异较大。
发明内容本实用新型为解决传统内圆切片机存在的缺陷和问题，提供一种数控内圆切片 机。本实用新型是采用如下技术方案实现的数控内圆切片机，包括机架，机架上支撑 有由电机驱动的旋转主轴，主轴上固定有切割刀具，机架上还支撑有横向移动工作台，横向 移动工作台上设置有可相对横向移动工作台纵向移动的纵向进给料架，支撑于机架上的同 步轮通过传动机构驱动纵向进给料架纵向运动；在机架上设置有X向步进电机和Y向步进 电机，X向步进电机通过传动机构并通过传动机构与安装在横向移动工作台下部的压力传 感器的接触驱动横向移动工作台，Y向步进电机通过传动机构驱动支撑于机架上的同步轮； 横向移动工作台和机架之间设置有两个方向的行程限位开关；该数控内圆切片机还包括控 制装置，控制装置包括主控制器和驱动控制器，主控制器包括主控制器芯片和与主控制器 芯片连接的键盘、显示器、电源接口及转换电路、通讯接口，驱动控制器包括驱动控制器芯 片和连接于驱动控制器芯片信号输出端的X向步进电机驱动电路、Y向步进电机驱动电路、 主轴电机控制电路，安装于横向移动工作台下部的压力传感器和横向移动工作台的两个方 向的行程限位开关与驱动控制器芯片的信号输入端相连，驱动控制器芯片还连接有通讯接 口，驱动控制器芯片的通讯接口与主控制器芯片的通讯接口相连。工作时，通过向主控制器 设置主轴电机、X、Y两个方向步进电机的运动参数，包括运动的时间、距离、转速等，由主控
3制器向驱动控制器发出指令，通过驱动控制器实现对主轴电机、x、Y两个方向的步进电机进 行控制，从而实现主轴转速、横向移动工作台进给和纵向进给料架进给的控制。采用步进电 机驱动，实现对横向移动工作台和纵向进给料架的精密控制，并通过安装在横向移动工作 台下部的压力传感器，检测切割时的进给推力，并将压力传感器检测到的压力信号(即横向 移动工作台在横向进给过程中受到的压力或推力信号)送到控制装置，控制装置在相应软 件的支持下通过计算比较来控制X向步进电机的转速，进而根据进给推力合理控制横向移 的工作台的进给速度，实现对切割材料的准恒力柔性切割。受驱动控制器芯片控制的主轴 电机控制电路，可实现对主轴电机的调速，以适应对不同材料的准恒定柔性切割。设置于横 向移动工作台和机架之间的两个方向的行程限位开关，用于检测横向移动工作台的左右限 位，并实现横向移动工作台的自动复位。受控于驱动控制器芯片的χ向步进电机驱动电路、 Y向步进电机驱动电路和主轴电机控制电路是常规的电路，其结构是本领域技术人员容易 实现的。X向步进电机与横向移动工作台之间的传动机构、Y向步进电机与同步轮之间的传 动机构选用常规的传动机构，如皮带传动、齿轮传动、齿轮-齿条传动等，是本领域技术人 员容易实现的。本实用新型所述的数控内圆切片机在传统内圆切片机的基础上增设了数控装置， 克服了传统内圆切片机存在的缺陷和问题。该数控内圆切片机具有如下特点1、结构简单、 便于制造或改装。2、可实现主轴电机的变速控制，可适应对不同材料的准恒定柔性切割。3、 可合理控制切割速度和进刀推力，实现柔性进给。4、操作方便、运行稳定。5、实现精确的切 割，保证切片的厚度稳定、精确。6、延长刀片寿命。7、提高切片机工作效率。
图1为本实用新型所述的数控内圆切片机的一侧局部结构示意图；图2为本实用新型所述的数控内圆切片机的另一侧局部结构示意图；图3为控制装置中的主控制器的电路原理框图；图4为控制装置中的驱动控制器的电路原理框图；图中1_机架，2-横向移动工作台，3-纵向进给料架，4-同步轮，5-Χ向步进电机， 6-Υ向步进电机，7-压力传感器，8-控制装置，9-齿条，10-齿轮，11-接近开关，12-感应块。
具体实施方式
数控内圆切片机，包括机架1，机架1上支撑有由电机驱动的旋转主轴，主轴上固 定有切割刀具，机架1上还支撑有横向移动工作台2，横向移动工作台2上设置有可相对横 向移动工作台纵向移动的纵向进给料架3，支撑于机架上的同步轮4通过传动机构驱动纵 向进给料架3纵向运动；在机架1上设置有X向步进电机5和Y向步进电机6，X向步进电 机5通过传动机构并通过传动机构与安装在横向移动工作台2下部的压力传感器7的接触 驱动横向移动工作台，Y向步进电机6通过传动机构驱动支撑于机架上的同步轮4 ；横向移 动工作台2和机架1之间设置有两个方向的行程限位开关；该数控内圆切片机还包括控制 装置8，控制装置包括主控制器和驱动控制器，主控制器包括主控制器芯片和与主控制器芯 片连接的键盘、显示器、电源接口及转换电路、通讯接口，驱动控制器包括驱动控制器芯片 和连接于驱动控制器芯片信号输出端的X向步进电机驱动电路、Y向步进电机驱动电路、主
4轴电机控制电路，安装于横向移动工作台下部的压力传感器7和横向移动工作台的两个方 向的行程限位开关与驱动控制器芯片的信号输入端相连，驱动控制器芯片还连接有通讯接 口，驱动控制器芯片的通讯接口与主控制器芯片的通讯接口相连。具体实施时，X向步进电 机5与横向移动工作台2之间的传动机构选用齿轮_齿条传动，齿轮_齿条传动中的齿条 9与安装于横向移动工作台2下部的压力传感器7相接触，X向步进电机5带动齿轮10，齿 轮10带动齿条9，齿条9通过压力传感器7将动力传递给横向移动工作台2。Y向步进电 机6与同步轮4之间的传动机构选用皮带传动。行程限位开关由固定于机架上的接近开关 11和固定于横向移动工作台上的感应块12构成，接近开关11的信号输出端与驱动控制器 芯片的信号输入端相连。压力传感器7可以采用多种形式，有机械和电子式等，均可实现检 测切割力。主控制器芯片选用STC12C5A48AD芯片，驱动控制器芯片选用STC11F16XE芯片。 主控制器与驱动控制器间的数据通讯，通过数据通讯接口实现，可以选用485通讯协议或 232通讯协议。电源接口及转换电路实现电源(24V)的接入并转换成芯片需要的各种供电 电压。主控制器芯片和驱动控制器芯片还连接有工作必需的计数器芯片。工作时，首先通过键盘和显示器，在主控制器中设置X、Y两个方向的运动参数(如 切割速度、快退速度等)以及其它的控制数据(如切片厚度、料皮厚度、切片数量等)。程序 启动后，主控制器在相应软件支持下通过通讯线路向驱动控制器发出指令，驱动控制器在 相应软件支持下经过计算后，输出相应信号使步进电机驱动电路对步进电机实施控制，由Y 向步进电机6控制纵向进料架带动被切割材料到达切割位置，由X向步进电机5控制横向 移动工作台，使其以一定的速度运动，实现切割。在工作台横向移动过程中，通过压力传感 器7检测切割时的送料推力，根据送料推力控制横向移动工作台的进给速度。压力传感器 检测的送料推力，先反馈到驱动控制器，并向主控制器传输检测数据，经主控制器计算后， 实时修改工作指令，并发送到驱动控制器，由驱动控制器调整步X向进电机转速，实现对横 向移动工作台的进给速度控制，从而实现切割推力的准恒定。切割完成后，由行程限位开关 检测横向移动工作台位置，并实现自动复位。自动进入下一切割过程。本实用新型可以根据所切割材料的不同，设置不同的工作速度参数，并根据检测 反馈信息，实时调整切割的速度，实现准恒力柔性切割，以提高切割效率与质量，同时延长 刀片寿命。
权利要求一种数控内圆切片机，包括机架(1)，机架(1)上支撑有由电机驱动的旋转主轴，主轴上固定有切割刀具，机架(1)上还支撑有横向移动工作台(2)，横向移动工作台(2)上设置有可相对横向移动工作台纵向移动的纵向进给料架(3)，支撑于机架上的同步轮(4)通过传动机构驱动纵向进给料架(3)纵向运动；其特征在于在机架(1)上设置有X向步进电机(5)和Y向步进电机(6)，X向步进电机(5)通过传动机构并通过传动机构与安装在横向移动工作台(2)下部的压力传感器(7)的接触驱动横向移动工作台，Y向步进电机(6)通过传动机构驱动支撑于机架上的同步轮(4)；横向移动工作台(2)和机架(1)之间设置有两个方向的行程限位开关；该数控内圆切片机还包括控制装置(8)，控制装置包括主控制器和驱动控制器，主控制器包括主控制器芯片和与主控制器芯片连接的键盘、显示器、电源接口及转换电路、通讯接口，驱动控制器包括驱动控制器芯片和连接于驱动控制器芯片信号输出端的X向步进电机驱动电路、Y向步进电机驱动电路、主轴电机控制电路，安装于横向移动工作台下部的压力传感器(7)和横向移动工作台的两个方向的行程限位开关与驱动控制器芯片的信号输入端相连，驱动控制器芯片还连接有通讯接口，驱动控制器芯片的通讯接口与主控制器芯片的通讯接口相连。
2.根据权利要求1所述的数控内圆切片机，其特征在于-X向步进电机(5)与横向移动 工作台(2 )之间的传动机构选用齿轮-齿条传动，Y向步进电机(6 )与同步轮(4 )之间的传 动机构选用皮带传动。
3.根据权利要求1或2所述的数控内圆切片机，其特征在于行程限位开关由固定于 机架上的接近开关(11)和固定于横向移动工作台上的感应块(12)构成。
专利摘要本实用新型涉及内圆切片机，具体为数控内圆切片机。解决传统内圆切片机机受人为影响较大，刀刃寿命短以及操作复杂，切片的厚度尺寸变异较大等问题。该数控内圆切片机在机架上设置有X向步进电机和Y向步进电机，X向步进电机通过传动机构并通过传动机构与安装在横向移动工作台下部的压力传感器的接触驱动横向移动工作台，Y向步进电机通过传动机构驱动支撑于机架上的同步轮；横向移动工作台和机架之间设置有两个方向的行程限位开关；该数控内圆切片机还包括控制装置，控制装置根据压力传感器及行程限位开关采集的信号对步进电机及主轴电机实施控制。本实用新型可合理控制切割速度和进刀推力，实现柔性进给；保证切片的厚度稳定、精确。
文档编号G05B19/18GK201725200SQ20102023650
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者卢海兵, 梁都锁 申请人:太原超禹科贸有限公司