一种门式数控车轮车床轮对自动对中系统的制作方法

本实用新型涉及数控车床领域，特别是涉及一种门式数控车轮车床轮对自动对中系统。

背景技术：

现有门式车轮车床装夹轮对基本都是手动方式，主要通过将加工轮对推至机床轮对装夹位置处，通过人工操作千斤顶托住轮对上升，用眼观察轮对的轴中心孔与左右顶尖位置高度对齐后，停止千斤顶上升，手动左右套筒顶尖伸出，顶紧轮对轴中心孔，再手动千斤顶下降，完成轮对装夹的对中。

人工操纵门式车轮车床装夹轮对的对中方式，一方面费力费时，在装夹轮对的过程中也会出现一定的安全风险，另一方面目测带来的误差难以克服，装夹轮对的高精确和高效率难以保证。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种门式数控车轮车床轮对的自动装夹系统，实现了加工轮对的自动对中自动装夹。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种门式数控车轮车床轮对自动对中系统,包括数控系统、测量装置20、千斤顶升降装置、顶尖、门式横梁21和床身基座17，所述千斤顶升降装置位于床身基座17上表面，千斤顶升降装置上方用于设置待加工轮对；所述顶尖包括左顶尖23和右顶尖18，分别设置于所述千斤顶升降装置左右两侧；所述测量装置20位于千斤顶升降装置上方并安装在所述门式横梁21上；所述数控系统分别与所述测量装置20和液压伺服驱动装置连接。

所述千斤顶升降装置包括千斤顶16和液压伺服驱动装置6，所述液压伺服驱动装置6控制所述千斤顶16的升降，液压伺服驱动装置6与所述数控系统连接。

所述待加工轮对包括左轮和右轮，所述左轮24和右轮19通过具有轴心线l2的中心轴连接组成一个轮对。

所述门式横梁20上安装有数控左刀架和右刀架，所述测量装置20集成于所述左刀架和右刀架上。

所述测量装置20包括左测量装置和右测量装置，所述测量装置20具体为由气压驱动的直线导轨测量系统。

所述左测量装置包括第一测量装置上下位移传感器14-1、第一测量装置左右位移传感器15-1；所述右测量装置包括第二测量装置上下位移传感器14-2、第二测量装置左右位移传感器15-2；所述第一测量装置上下位移传感器14-1、第一测量装置左右位移传感器15-1、第二测量装置上下位移传感器14-2、第二测量装置左右位移传感器15-2均与数控系统连接。

所述数控系统包括数控单元5、液压伺服驱动装置6、电源模块8、驱动器9、千斤顶升降测量传感编码器7、x轴伺服电机10、z轴伺服电机11、总线集线器模块12和编码器信号模块13；所述数控单元5与电源模块8、千斤顶升降测量传感编码器7、液压伺服驱动装置6连接，所述电源模块8还与所述驱动器9和所述总线集线器模块12连接；所述驱动器9与所述x轴伺服电机10和z轴伺服电机11连接；总线集线器模块12与编码器信号模块13连接；所述编码器信号模块13与所述测量装置20连接。具体地，所述数控单元包括控制模块，所述控制模块具体为nc和plc，所述千斤顶升降测量传感编码器7和所述液压伺服驱动装置6与数控连接。

所述驱动器9包括左驱动器9-1和右驱动器9-2；其中，所述左驱动器9-1与第一x轴伺服电机10-1、第一z轴伺服电机11-1连接，所述右驱动器9-2与第二x轴伺服电机10-2、第二z轴伺服电机11-2连接。

所述数控系统还包括滤波器3和电抗器4，所述滤波器3与市电输出端连接，所述滤波器3的输出端与所述电抗器4连接，所述电抗器4输出端与所述电源模块8连接。

本实用新型的有益效果是：利用机床刀架的测量装置20和千斤顶升降装置加装传感编码器系统，通过数控系统的处理，实现了加工轮对的自动对中以及轮对的自动装夹。

附图说明

图1是本实用新型数控车轮车床轮对自动对中示意图；

图2是本实用新型数控系统原理图；

图3是本实用新型数控车轮车床轮对自动对中装夹程序图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，以下结合附图对本实用新型作进一步地阐述。

在一示例性实施例中，如图1所示，一种门式数控车轮车床轮对自动对中系统包括数控系统、测量装置20、千斤顶升降装置、顶尖、门式横梁21和床身基座17，所述千斤顶升降装置位于床身基座17上表面，千斤顶升降装置上方用于设置待加工轮对；所述顶尖包括左顶尖23和右顶尖18，分别设置于所述千斤顶升降装置左右两侧；所述测量装置20位于千斤顶升降装置上方并安装在所述门式横梁21上；所述数控系统分别与所述测量装置20和液压伺服驱动装置连接。

其中，千斤顶升降装置包括千斤顶16和液压伺服驱动装置6，所述液压伺服驱动装置6控制所述千斤顶16的升降，液压伺服驱动装置6与所述数控系统连接。所述轮对包括左轮24和右轮19，所述左轮24和右轮19通过具有轴心线l2的中心轴连接组成一个轮对。所述左顶尖23和右顶尖18相对于所述床身基座固定不动，并通过套筒安装在床身上。

所述门式横梁20上安装有数控左刀架和右刀架，所述测量装置20集成于所述左刀架和右刀架上。测量装置20包括左测量装置和右测量装置，所述测量装置20具体为由气压驱动的直线导轨测量系统。进一步如图2所示，左测量装置包括第一测量装置上下位移传感器14-1、第一测量装置左右位移传感器15-1；所述右测量装置包括第二测量装置上下位移传感器14-2、第二测量装置左右位移传感器15-2，第一测量装置上下位移传感器14-1、第一测量装置左右位移传感器15-1、第二测量装置上下位移传感器14-2、第二测量装置左右位移传感器15-2均与数控系统连接。

对中原理是：门式数控车轮车床的门式横梁21上安装有左、右数控刀架，测量装置20集成于刀架上由气压驱动，由直线导轨测量系统检测其伸出/缩回行程；千斤顶控制轮对的上下移动，千斤顶升降测量传感编码器7对千斤顶升降高度进行检测，测量装置20与千斤顶升降测量传感编码器7得到的数据通过数控系统进行处理，当检测到轮对的位置与顶尖中心重合时，顶尖伸出顶紧轮对，完成自动对中及装夹。

进一步地，如图2所示，数控系统包括数控单元5、液压伺服驱动装置6、电源模块8、驱动器9、千斤顶升降测量传感编码器7、x轴伺服电机10、z轴伺服电机11、总线集线器模块12和编码器信号模块13；所述数控单元5与电源模块8、千斤顶升降测量传感编码器7、液压伺服驱动装置6连接，所述电源模块8还与所述驱动器9和所述总线集线器模块12连接；所述驱动器9与所述x轴伺服电机10和z轴伺服电机11连接；总线集线器模块12与编码器信号模块13连接；所述编码器信号模块13与所述测量装置20连接。其中，数控单元5它包括nc、plc、hmi和通讯组件，并集成为一体。

进一步地，千斤顶升降测量传感编码器7和所述液压伺服驱动装置6与数控连接，其中液压伺服驱动装置，可控制调节千斤顶油缸的升降速度及动作，千斤顶升降测量传感编码器7具体是带drive-cliq接口的绝对值编码器，用来测量千斤顶的升降行程。电源模块8为驱动模块提供直流母线电压，将交流电变为直流电。

驱动器9包括左驱动器9-1和右驱动器9-2；其中，所述左驱动器9-1与第一x轴伺服电机10-1、第一z轴伺服电机11-1连接，所述右驱动器9-2与第二x轴伺服电机10-2、第二z轴伺服电机11-2连接。

进一步地，如图1、2所示，数控原理为：千斤顶升降测量传感编码器7将千斤顶升降中检测到的千斤顶升降的高度h2数据传送给数控单元5；左测量装置包括测量装置上下位移传感器14-1、测量装置左右位移传感器15-1；右测量装置包括测量装置上下位移传感器14-2、测量装置左右位移传感器15-2，左测量装置和右测量装置将检测到的刀架位移的数据发送至编码器信号模块13，编码器信号模块13将数据通过总线集线器模块12传达至数控单元5通过计算和处理，数控单元5控制液压伺服驱动装置6使千斤顶进行升降动作。

具体地，14-1和14-2采用磁栅结构的直线位移传感导轨测量装置，用来对测量装置上下位移的测量；15-1和15-2是采用基于带移动磁阻芯的变压器工作原理，变压器一次绕组和二次绕组的互感系数随磁芯的相对位置而改变的原理，对测量装置水平移动及定位进行测量的直线钢尺测量装置。

此外，所述数控系统还包括滤波器3和电抗器4，具体地，滤波器3与市电输出端连接，是进线滤波器，可将电网、驱动功率模块输出的传导性干扰限制在标准范围内，所述滤波器3的输出端与所述电抗器4连接，电抗器4具体是进线电抗器，可限制低频电网谐波，所述电抗器4输出端与所述电源模块8连接。

数控系统还包括是隔离变压器1，将市电隔离变压，目的是提高系统的抗干扰性。开关电源2为数控和plc单元、电源模块、驱动模块、信号模块提供控制电源+24vdc。

进一步地，机床坐标设定为：数控刀架的横向为z向坐标轴，其基准零点为机床纵向位置的中心线，其左右刀架向机床中心移动为正方向；数控刀架纵向为x向坐标轴，其基准零点为机床左右顶尖的水平中心线，左右刀架向上移动为正方向；千斤顶升降以床身基座的上表面为基准零点，向上移动为正方向。

如图1所示，m为机床的坐标原点；h1为床身基座上表面至顶尖中心的高度；h2为千斤顶以床身基座上表面为基点的升降高度；l2为加工轮对轴心线；l1为左右顶尖的水平中心线；h3为加工轮对踏面轮径测量点至水平中心线l1的距离；sh为加工轮对的轮缘高度；δh为加工轮对装夹位置轴心线与水平中心线l1重合时对应的千斤顶升降的高度。

进一步地，如图3所示，该实施例中自动对中装夹程序编制包括以下步骤：

s1.左右刀架和千斤顶机床轴的参数的设置：利用所述数控系统通过对所述左右刀架x轴、z轴以机床的m点为坐标原点进行参考点设定；千斤顶升降测量传感编码器7配置为机床轴，通过对应的轴参数按以床身基座的上表面为基准进行坐标设定，所述千斤顶的升降行程将以床身基座上表面为基准零点在界面上显示，且定为向上为正向。

s2.所述千斤顶上升至设定的高度h2，所述测量装置伸出并定位于轮对踏面轮径的测量点，由数控系统读出h3；

s3.计算轮对的轮缘半径r，并得出所述l1与l2重合时，对应的千斤顶高度为δh，也即δh＝h1-r；

s4.通过判断h2与δh的大小进行对中判定，调整所述千斤顶的升降，直到h2＝δh，所述左右顶尖伸出顶紧轮对，千斤顶下降，完成自动对中。

其中，如图1所示轮缘半径r＝((h3+sh)+(h1-h2))/2；对中判定的依据是：机床顶尖的水平中心线l1与轮对轴心线l2重合，设此时对应的千斤顶高度为δh，根据图示δh＝h1-r，因此只需判定：h2＝δh即可。

根据实际的h2与δh的关系，分二种情况：当h2>δh时，则要求千斤顶下降；当h2＝δh时，千斤顶停止；当h2<δh时，则要求千斤顶上升；当h2＝δh时，千斤顶停止。

完成上述自动对中后，左右顶尖套筒自动伸出并顶紧加工轮对，之后千斤顶自动下降，离开轮对，从而完成了轮对的自动对中装夹。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。