专利名称：电脑全自动金属锯割机床的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种金属加工机床，具体地说是一种专用于下料的全自动金属锯割设备。
用于金属坯料锯割下料的专用设备近几年来有很快发展。在国外，有大量下料工作时量的厂家已经淘汰了锯口宽，效率低的圆盘锯和弓形锯，取而代之的是金属带锯床，金属带锯床以其切割效率高，切断面质量高，切断速度快而深为广大企业所喜爱。目前已经从普通手控锯床、发展到半自动锯床，又发展到全自动锯割机床。目前正向高精度、高平稳度、高自动化成度发展的十分迅速。目前，自动化锯割机床中较为先进的属日本AMADA公司产品，它的基本结构包括由床身，可以起落的头架总成，设置在头架总成内的锯条及其传动机构，送料机构，坯料夹紧机构，进刀机构，冷却系统，以及与以上各种机构相配套的机械传动部件和动力电机组成的机械部分，由液压栈、液压阀及相应的液压管道组成的液压驱动部分；由各类传感器，微电脑以及相应执行机构组成的自动控制部分。这几部分组成一个电脑自动化金属锯割机床。由于电脑技术和液压技术的应用，使金属锯割机床有了一个很大的进步，但是，目前的这类产品仍存在着体积笨重、控制柜体积大、切割精度不高、易出故障及电脑操作麻烦等等一系列的缺点。特别是目前锯割机床大多仍沿用挡块定尺(即采用位置传感器控制送料)或采用步进电机控制下料尺寸，因而实际上达不到高档自动化程度，开机过程中仍须用人来调整挡块的位置，更不能实现对坯料尺寸的隋机性在线测量。因而极大的阻碍金属锯床的向高精度下料的进步，除此之外，象冷却系统，钢刷除屑器等方面存在着许多弱点，改变传统的设计结构已关系到自动化金属锯床的前途与命运。
本实用新型的目的即是提供一种新式金属锯割机床的结构设计，从改进机械方式定尺打开一个提高金属带锯床精度的新路子，并克服现有机床的一系列影响到锯床加工质量的弱点，从而产生一个高精度、易操作的真正全自动金属锯割机床。
本实用新型的基本构思是改变机械方式定尺的传统结构，而采用在批量切断坯料过程中可以实现在线随机测量的长度传感器，利用传感器采集到的坯料进给尺寸信号进行自动化全过程处理，从而有效地实现高精度、批下料处理。将下料的标准尺寸预置在计算机内存中，和每次进料的实际长度尺寸相比较，可以迅速而准确地保证每次进料的精确长度，从而将锯床的控制精度提高一个数量级。长度传感器有多种，通常可以采用光栅尺，或磁栅尺。
本实用新型的改进还在于自动控制部分中将传统结构中的竖直接近工件传感器变为横向接近旋转式接近开关。这个传感器主要用来探测锯条是否接近坯料。如果这个传感器接触到坯料，即表明锯条已接近坯料，头架的下降速度必须立即减小到锯条的进刀速度。传统的结构中由于竖直式的接近开关占据了锯条与床身之间的有效空间，则使得锯床的最大锯切坯料尺寸不得不减小。而横向式旋转开关的设计则可以使锯割机术的工作范围大大扩展。这个传感器的具体结构包括一个可以旋转的拐臂，复位弹簧和微动开关。当拐臂接触到坯料后产生旋转，转动部分压迫微动开关从而使其向微电脑发出一个头架沉降速度转化为进刀速度的命令。如此改进虽然十分简单，但是相当有效地扩大了机床的最大加工尺，即增大了本专利产品性能价格比优势。由于本设计的改进原来可加工250mm外圆的锯割机床可以加工400mm直径的圆钢，加工范围扩大60％。
本实用新型的基本构思的又一特点是增强人机对话的功能以处理在连续过程中的各种应变操作，比如，中间改变锯割参数，改变操作程序，故障停机处理等，其关键在于在控制部分中设置了一个最高优先权键－暂停键K。按动此键后机床即保持暂停状态，修改命令参数后可立即恢复继续运行，以上过程靠预置在微电脑中的软件实现全自动控制过程。
本实用新型的特点还在于采用了切削液的内循环式结构，即切削冷却液全部从机器内部设置的切削液通道实现循环，整机几乎没有外置管路。切削液通过循环水泵的作用从水箱直接进入头架总成，再通过头架总成中的右、左导向器内部水道直接喷淋在工作中的锯片上。因而整机显得简洁大方，干净利落。另外，传统的锯床结构中，设计有一个钢丝刷用来做除屑器。这是用来清除锯齿之间残留下来的铁屑，这些铁屑存在锯齿之间会加大切削阻力，但使用钢丝刷式除屑器极易磨损锯条，因而是设计师十分头痛的事情。采用切削液内循环式结构后，我们在右导向器切削液出口设计成二组指向锯齿的高压喷咀，以此来代替钢刷除屑器。从喷咀射出来的切削液，以较高的压力垂直于锯条运动方向喷射在锯齿上从而很方便地冲去切削残屑而且并不磨损锯条，因而此项改进可以大大地延长锯条的使用寿命，因而这对于锯割机床的使用厂家具有相当重要的意义。
下面我们将结合附图进一步说明本实用新型的目的是如何实现的
图1为电脑全自动锯割机床的结构示意图中的正面视图。
图2为
图1的右视图。
图3为右导向器中高压喷咀示意图，其中B为A的左视图。
图4为横向旋转式接近开关的结构示意图。
图5为控制部分中的电脑结构框图。
其中1为头架总成，2为微电脑，3为微电脑托架，4为左导向器，5为接料台，6为锯条，7为液压驱动虎钳，8为右导向器，9为前床身，10为电机皮带轮，11为切削进刀控制器，12为送料台架，13为头架升起油缸上支架，14为横向接近旋转式开关，15为暂停键，16电脑的外部命令输入键，17为LED显示器，18为变速皮带轮保护罩，19为长度传感器，20为盛切削液的水箱，21为长度信号电缆线，22为坯料，23为后床身，24为坯料导滚，25为右导向器中的高压喷咀口，26为右导向器中的高压水道，27为弹簧，28为代转轴的拐臂，29为微动开关。30为微处理器，31为输入扩展接口，32为输入命令键盘，33为LED显示器驱动电路，34与长度传感器匹配的模数转换器，35为检测信号输入接口，36为切削速度调节器的数模转换接口。
从附图中可以看出长度传感器19固定在后床身23的某一合适位置，应用它来检测进料机构的行走距离，然后将采集到的信号通过电缆线21送入微电脑中的模数转换器34变为数字化脉冲信号，然后送入比较器中可以实现精确的送料控制，其重复锯割的长度误差可以控制在0.05mm之内，这是步进电机式的进料控制中很难实现的，其主要原因是间接控制下无法保证执行机构的精度。具体方案中可采用光栅尺或磁栅尺做为长度传感器。
机床最大的锯割尺寸取决于锯条与床面之间的空间大小，传统的控制部分中依靠一个竖直接近开关来探测待锯割坯料22，从而将快速下降的头架控制转换为进刀速度，由于按装竖直接近开关占据了有效空间，因而限制了加工的最大直径，从
图1及图4可以看出，自动控制部分采用的锯条接近传感器改进为横向旋转式接近开关14来取代，这个传感器由一代转轴的臂28，弹簧27和微动开关29组成，由于拐臂28的特殊形状，其可以大大减少所占据的有效空间，当拐臂28触及待加工坯料22后，立即产生旋转，在拐臂28末端缺口处设置有一个微动开关29，微量旋转即可启动该开关，从而向微电脑传出改变头架下降速度的信号。
最高优先权键K的设置，是为了加强连续工作的情况下修改参数与控制程序的可能，加强了随机状态下人机对话的灵活度，其中断后所有有效参数不但可以寄存，而且可以修改，修后恢复执行时可按记忆暂停状态下的情况继续执行，因而使得本机的操作十分灵活，此项功能的具体实现依赖于软件中的中断程序。参考附
图1、2可以看出冷却系统中切削液的循环水道基本上都在头架总成内，只有从水箱20到头架之间有一段软管连接，另外，冷却液的作用不仅仅是冷却，从右导向器喷出的冷却液还另担负着除屑作用，它利用了设置在右导向器上的高压喷嘴25冲去残屑从而取代了钢刷除屑器，从附图3中可以看出，进入右导向器8的切削液通道在内部分为四个高压喷嘴口，两个一组，分别从锯条6的两个侧面直接射向锯齿的根部，每个喷嘴射出的冷却液柱与锯条6平面成5－10°的倾斜角，两组喷嘴分别设置在右导向器内导向轴承前后，经过两次喷射可100％除去锯屑，并大大降低了锯条的磨损，因而在本设计中是十分重要的改进。
根据本实用新型的目的设计的配套电脑是最能显示本机床优势的又一关键，电脑系统采用单片机做为微处理器30，具体可采用8039、8051、8098以及其它型号片子，外围增加一个输入输出扩展接口31，它主要来接受自键盘32的外部输入命令，以设置锯割过程中的各种控制参数，如下料长度，连续下料根数、切削进刀量，以及各类控制命令。同时这个接口根据微电脑的判断结果向各执行机构，伺服机构，输出指令，如启动液压管道中的磁力阀，使机床停止或开始运转的交流接触器启动或释放等。外围结构中还设有LED显示器驱动电路33，以阅读或监视各种运行参数。设有专门与长度传感器相匹配的模数转换器34，它主要用来保证长度传感器19能实现高精度的在线检测，从而保证本机具有较高的加工精度，因而本转换器实际上是本实用新型的又一关键之一，它主要用来加工采集到的长度信号，消除干扰，修正误差。外围设备中还有一个故障检测信号输入接入35，它主要用来监测锯片的张紧度，以防止锯条过紧的张力或突然断裂，也可防止因切削负荷过大，锯条温度过高等等之类的故障产生，具体的结构可采用传统技术因而不再赘述。为使得本机的控制系统既显示其高度自动化成度又能体现出操作灵活适应性强的特点，设计了多种操作方式。操作人员可直接语言式对话改动程序。而无须做出很大的努力。这主要现在人机对话式键盘上，命令可由键盘32直接送入微电脑，而不须任何专业化软人员的协助去完成程序的变动，方便于操作工人。主要的输入键设计件有数字拨码盘，利用它可以输入下料长度，根数等一系列参数。下料长度键，根数键，参数修改键，启动键，暂停键，继续键，自动、手动转换键，头架升、降键，点送键、液压虎钳的前后加紧键，这些键的设立使本机操作具有极大灵活性，且极易掌握。操作工人往往在几分钟内即可学会操作规范。
为使本机的加工性能进一步提高，本设计中的采用液压驱动式虎钳7做为坯料的夹紧机构，同时又做为进送料的执行机构，因而，本机中设有两组液压式虎钳，一组为固定式，其设置在头架正下方的前床身9上，一组为移动送料用液压虎钳，固定在后床身上的移动滑轨上，可移动的距离为最大一次送料行程，超过一次最大行程的下料长度，微电脑可自动指令虎钳重复送加实现。虎钳的夹紧和进退均由液压驱动。为了进一步提高本机在切割小直径圆钢或其它材料的效率，本设计中在两组液压式虎钳均配有垂直夹紧附件，它实际上是一个可固定在虎钳上的可沿垂直方向驱动的附属夹紧装置，它主要结构包括一个液压油缸及由它驱动的垂直移动夹板组成。当需要时可将偶数根坯料一起夹紧，然后锯割下料，这样可大大提高加工效率，提高机床的使用率。
为进一步提高整体美感及操作方便，本机设计中还将头架总成1的平面与铅垂直面成5°以上的倾斜角。
采用本实用新型设计制造出来的全自动锯割机床，完好地实现了高精度的在线随机测量和高精度下料，其经过试验平均下料尺寸与预置数据误差为±0.05mm，且端面平滑，在锯条的有效使用期内端面加工光洁度可达4以上，其端面平行度误差高于普通车床截断标准。特别是控制系统的全面改进和人机对话功能加强，使得本机的功能十分齐全，且操作人员的专业化水平可要求反而降低，因而，有较高的推广应用价值。其锯口宽度控制可以使得节省大量金属材料，主要原因不仅由于锯口窄，而在于可以实现精确下料尺寸，使下料时的预留加工量大大减少，这无疑将对整个金属 行业都具有十分重要的意义。特别本机体积小，但加工直径大，价格昂贵的锯条可以提高25－30％寿命，综合上述全部优点可以说明本实用新型的对推广节材新技术将产生很大作用。
权利要求1.一种电脑全自动金属锯割机床，其结构包括由床身、头架总成、送料机构、坯料夹紧机构、锯条及其传动机构、进刀机构、冷却系统以及与以上机构相配套的机械传动和动力电机组成的机械部分，由液压栈、液压阀和配套的液压管道组成的液压驱动部分，由传感器、微电脑和相应执行机构组成的自动控制部分，其特征在于a、自动控制部分中设置了采集进料尺寸的长度传感器11，b、自动控制部分中采用的锯条接近工件传感器为横向接近旋转式接近开关14，c、控制部分中外部命令输入键中设置了一个最高优先权键--暂停键K，d、冷却系统中采用切削液内循环式结构，切削液通过循环水泵从水箱20底直接进入头架1，再通过头架总成1中的左、右导向器4、8内部水道直接喷淋在工作锯片6上，e、利用右导向器8上设置的切削液高压喷嘴25代替钢刷除屑器。
2.根据权利要求1所说的电脑全自动金属锯割机床，其特征在于自动控制部分中的电脑由微处理器30、输入输出扩展接口31，LED显示器驱动电路33与长度传感器相匹配的模数转换器34，故障检测信号输入接口35，外部命令输入键盘32组成。
3.根据权利要求2所述的电脑全自动金属锯割机床，其特征在于外部命令输入键盘32的信号输入与输入输出扩展接口31相连，输入键设有数字拨码盘，下料长度输入键，下料根数输入键，参数修改键，整机启动键，参数修改键，暂停键，继续键，头架升起键，前后松紧键、点送键、头架下落键，手工自动转换键。
4.根据权利要求1或2所说的电脑全自动金属锯机床，其特征在于所说的长度传感器19为光栅尺或磁栅尺，其固定在送料机构上，光栅采集到的坯料22送进长度信号由电缆线21送到专用的模数转换器34，再送入微处理器30。
5.根据权利要求1所说的电脑全自动金属锯割机床，其特征在于所述的横向旋转式接近开关14由代转轴的拐臂28，复位弹簧27和微动开关29组成。
6.根据权利要求1所说的电脑全自动金属锯割机床，其特征在于头架总成1的平面与铅直面成5°以上的倾斜角。
7.根据权利要求1所述的电脑全自动锯割机床，其特征在于坯料22夹紧机构是设置在床身上的两组液压驱动虎钳7，一组为定位液压虎钳设置在头架总成1正下方的前床身上，一组为移动送料液压虎钳固定在后床身移动滑轨上，其可移动距离为本机一次最大送料行程。
8.根据权利要求1所说的电脑全自动锯割机床，其特征在于在液压驱动虎钳7上可固定一个垂直方向驱动的夹紧装置，由垂直液压油杆和一由它驱动的垂直移动的夹板组合在一起构成。
专利摘要本实用新型涉及一种改进的电脑全自动金属锯割机床，该机床采用全新的长度传感器来实现下料尺寸控制，配有横向旋转式进刀速度传感器较大地扩展机床3加工尺寸，采用了全新的封闭式冷却系统，用高压水冷喷嘴代替往日的钢刷式除屑器，配套设计了实现高度自动化控制，并能随机语言式人机对话的电脑系统，实现全液压式驱动操作，从而将本机的加工精度大大提高，且能延长锯条寿命，提高整机平稳度和下料端面的质量，因而有较好的推广应用前景。
文档编号B23D49/00GK2115168SQ91233338
公开日1992年9月9日 申请日期1991年12月28日 优先权日1991年12月28日
发明者赵虹麟 申请人:赵虹麟