专利名称：空间座标微控刃启机的制作方法
技术领域：
空间座标微控刃磨机是一种新型的加工旋转锉的专用机床，主要由微电脑控制系统、工作台、磨头装置、夹持装置、步进电机、机壳组成。其主要技术特征是用微电脑同时控制五个步进电机实现联动来完成在各种回转体上(园球、园柱带球头、园锥、园锥球体、凹鼓形、椭园形等)磨削出各种空间复杂曲面组成的刀刃。
在日常冷加工中，特别是在复杂模具的加工中，常碰到一些空间复杂曲面，使用常用的刀具，需要设计成套的工装模具或复杂工艺，才能完成加工任务，这就需要消耗较多的人力、工时和资金，而要降低这种消耗，往往需要直接使用各种空间复杂曲面组成刀刃的旋转锉(模具铣刀)，而目前企业工具部门公知的设备很难加工出这种由空间复杂曲面组成刀刃的旋转锉。本实用新型的任务，就是为解决好这种旋转锉的刀刃加工问题而设计的，是功能性组合实用新型。
该专机采用金钢石砂轮进行磨削，一次成型刃磨出刀刃面；同时步进电机的联动，均根据刀刃的运动轨迹建立的数学模型而编制的控制程序，具有灵活性大、可靠性高，加工精度好、适用范围广、操作简单、调整维修方便，既可实现产品的转换，也便于开发新产品等优点。
该专机X方向的运动由步进电机(4)带动丝杆(12)来实现，运动距离0－150mm；Y方向运动的由步进电机(5)带动丝杆(11)来实现，运动距离0－65mm；在X方向的旋转与等分齿由步进电机(2)带动蜗轮副(9)实现，可任意旋转0－360°；在磨削曲线回转体时，旋转由步进电机(3)带动蜗轮副(10)实现，可旋转0－250°；在加工曲线回转体时，为了防止“干涉”，由步进电机(1)带动蜗轮副(8)使砂轮(7)逐渐改变螺旋角而实现可摆动±25°，上述的丝杆通过丝母与滚动轴承和机壳联接。上述的蜗轮副是通过蜗杆、蜗轮轴与滚动轴承和机壳联接。砂轮的旋转运动是通过电机带动平皮带轮实现，电机与平皮带轮都固定在机壳上。
上述5个步进电机联动，均根据编制的控制程序，并将控制程序输入单板内机，然后根据每个电动脉冲数的要求，由单板电脑控制联动而使每个步进电机做出符合要求的空间曲面运动，从而实现产品磨削要求。
用单板机同时控制多个步进电机联动是这样实现的所控制的几个步进电机，在同一时间内的开齿、断停、正转、反转与速度的快慢都是根据不同的需要，在硬件上，将单板机输出的TTL控制信号，经过光电隔离、功率放大，从而驱动各个步进电机带动的工作系统；在软件上，则利用Z－80PIO芯片来实现对TTL信号的控制。
本实用新型实施举例采用Z－80PIO并具有一个可编程的和两个输入／输出端口的芯片，它能与多种外接设备相连工作，而不必重新更改和外加逻辑电路，有了上述的硬件电路后用软件来实现对步进电机的驱动时，只需控制使步进电机运动的循环控制字，就可实现对步进电机的控制，用软件来实现控制循环，其关键是步进电机控制字的确定，其控制字，采用二位16进制数，低位代表PIO输出口的低四位，高位代表PIO输入端口的高四位，以三相六拍驱动方法的真值表，便写出相应的控制字，依次固定于单板机的存储单元后，便能以软件的方法来控制步进电机的工作，现以PIOA口为例来说明控制字的确定。
PIOA口(B口同)的八根引线可以控制两个步进电机，下面以A口为实施例略加说明。
在初始化程序中，先给各步进电机均赋一初值(以前面所提的真值表为依据)按输出端口的控制字是F6进行编排。
规定低电平有效，这时得出控制A步进电机的控制字是FC，控制B步进电机的控制字是FE，若要A电机驱动一步，则将A步进电机三相六拍循环数＋1，取出与循环数相应的控制字，赋于A寄存器，B步进电机不动，则B寄存器内容不变，这时两个寄存器的内容如下A寄存器 FCB寄存器 FE将B寄存器中的控制字循环左移三位后，A、B寄存器的内容再进行“与”运算，其结果便使控制A步进电机的三个引脚的控制字发生了变化，使A驱动了一步，控制B步进电机的三个引脚的控制字不变化，使B保持原态，在步进电机驱动过程中，若将循环数逐渐减1，即可使步进电机反转。
为此，合理的选择驱动控制字，就可以使一片PIO芯片，控制4个步进电机进行不同的工作，若需控制4个以上的步进电机则可用再扩充一片PIO芯片的方法来实现。
该机与手动，半机械化式刃磨机、完全机械化式刃磨机比较有以下优点
1、制造简单、成本低，本系统由于采用机－－电一体化，从而使设计先进、结构简单，便于制造。整个机械系统只有近百个工件，若设计单纯机械性的，工件就要达上千件，制造复杂，周期长、成本高。
2、精度高，工作可靠。由于采用滚珠丝杆和变厚蜗杆，从而消除传动间隙所造成的加工误差，致使工作精度高，工作可靠。
3、适用性强、适合多品种，多规格的单件，成批生产。纯机械性的设备在更换产品时，相应要更换部件才能实现产品转换。装卸比较麻烦，而这种机－－电结合的专机，只要通过键盘更改有关参数既可实现产品转换，既方便又灵活。
与完全自动化的旋转锉生产线比较，该机投资低，成本低，因而适用大中小型企业工刃具制造部门使用，而且适用性比以往任何工具铣床更强，能单件、批量地生产各种品种和各种规格的旋转锉，确是一种万能的旋转锉转用机床。
权利要求1.空间座标微控刃磨机是机电一体，用金钢石砂轮进行磨削，为刃磨硬质合金旋转锉(模具铣刀)开刀齿而设计的专用机床，主要由微电脑控制系统、工作台、磨头装置、夹持装置、步进电机、机壳组成。其技术特征是，用微电脑同时控制五个步进电机实现联动来完成在各种回转体上磨削出各种空间复杂曲面组成的刀刃，其X方向(横向)的运动由步进电机(4)带动丝杆(12)实现，运动距离0-150mm，其Y方向(纵向)的运动由步进电机(5)带动丝杆(11)实现，运动距离0-65mm，在X方向的旋转与等分齿由步进电机(2)带动蜗轮副(9)实现，可旋转0-360°，在磨削曲线回转体时，旋转由步进电机(3)带动蜗轮副(10)实现，可旋转0-250°。
2.根据权利要求1所述的空间座标微控刃磨机，其技术特点是，在磨削曲线回转体时，为了防止“干涉”而由步进电机(1)带动蜗轮副(8)，使砂轮(7)逐渐改变螺旋角度来实现，可摆动±25°。
专利摘要空间座标微控刃磨机是机电一体，用微电脑进行控制，用金刚石砂轮进行磨削。为刃磨硬质合金旋转锉(模具铣刀)开刀齿而新设计的专用机床。其技术特征是用微电脑同时控制的五个步进电机实现联动来完成在各种回转体上磨削出各种空间复杂曲面组成的刀刃。本实用新型与手动、半机械化式刃磨机或完全机械化刃磨机比较，具有制造简单、成本低、精度高、工作可靠、适应性强；与完全自动化的旋转锉刃磨生产线比较，能单件、批量刃磨多品种、多规格的产品。
文档编号B24B49/10GK2040834SQ8720580
公开日1989年7月12日 申请日期1987年3月30日 优先权日1987年3月30日
发明者张世昌, 傅佑同, 高斯脱, 郑立言, 杜君文, 蒋之平, 梁锦文 申请人:开封量具刃具厂, 天津大学