經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)在玻璃鉆孔加工中的應(yīng)用

 對(duì)普通的玻璃鉆孔機(jī)床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。改造后的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)數(shù)控定位加工，提高了定位精度和工作效率，消除了人工定位的誤差，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 引言 

    玻璃鉆孔機(jī)床是從玻璃兩面鉆孔，以避免單面鉆透時(shí)玻璃產(chǎn)生爆邊，對(duì)孔的定位要求很高。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備大多數(shù)是普通的玻璃鉆孔機(jī)床。這類設(shè)備的自動(dòng)化程度低，在加工中對(duì)每個(gè)孔的定位，主要依靠人工操作定位比較困難，精度很難保證。

    根據(jù)我國(guó)機(jī)床擁有量大，生產(chǎn)規(guī)模小，自動(dòng)化程度低的具體國(guó)情，在新老設(shè)備更替之際，對(duì)普通設(shè)備進(jìn)行數(shù)控改造，具有特別重要的意義。這不但可以節(jié)省資金，而且可達(dá)到預(yù)期效果，消除了人工定位的誤差，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。

2 改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

    運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，將計(jì)算機(jī)與原機(jī)械設(shè)備有機(jī)結(jié)合，對(duì)普通的玻璃鉆孔機(jī)床進(jìn)行改造，將工作臺(tái)設(shè)計(jì)成X-Y二坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的滾珠絲桿導(dǎo)軌滑臺(tái)結(jié)構(gòu)，用數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，對(duì)加工孔定位進(jìn)行半閉環(huán)控制。驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，檢測(cè)裝置采用光電編碼器，二者分別與滾珠絲桿相連。改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床組成如圖1所示。

圖1  經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆孔機(jī)床的組成

下面介紹其主要組成部分及功能。

2.1 數(shù)控裝置

    是機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的控制核心，主要由輸入電路，運(yùn)算控制器和輸出裝置等構(gòu)成。可采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)JWK15T/JBK-30M，該數(shù)控系統(tǒng)由高性能，高可靠性的MCS-51系列單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)組成，采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程，并配有完備的S、T、M功能。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，內(nèi)部設(shè)有計(jì)算機(jī)，電源，接口，驅(qū)動(dòng)等4種模塊，更換維修方便快速。

2.2 伺服系統(tǒng)

    是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。由驅(qū)動(dòng)裝置和步進(jìn)電機(jī)組成，數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置功率放大后，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過(guò)滾珠絲桿帶動(dòng)導(dǎo)軌滑臺(tái)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控定位。

2.3 玻璃鉆床本體

    是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控玻璃鉆床的主體，在普通玻璃鉆床的基礎(chǔ)上，增設(shè)二坐標(biāo)定位滾珠絲桿導(dǎo)軌滑臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)玻璃鉆孔的二坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)定位加工。玻璃鉆孔機(jī)床的鉆頭采用圓筒形空心金剛石材料，加工時(shí)從玻璃兩面鉆孔，它實(shí)際上是一種兩面磨削的特殊加工方式。數(shù)控系統(tǒng)設(shè)有刀具補(bǔ)償功能。當(dāng)鉆頭長(zhǎng)度有偏差時(shí)，可用刀具補(bǔ)償自動(dòng)修正。用模態(tài)G指令（G43長(zhǎng)度正向補(bǔ)償，G44長(zhǎng)度負(fù)向補(bǔ)償）。

2.4 檢測(cè)裝置

    采用光電編碼器，用它作為滾珠絲桿位置信號(hào)的反饋元件。它與鉆床滾珠絲桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并發(fā)出絲桿轉(zhuǎn)角位置變化信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置，此信號(hào)間接反應(yīng)了工作臺(tái)的位移。數(shù)控裝置對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行處理，與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，重新調(diào)整輸入脈沖，從而使定位更加準(zhǔn)確。

圖2  玻璃鉆孔數(shù)控加工的工藝流程

3 加工工藝流程 

    圖2所示為數(shù)控玻璃鉆孔加工的工藝流程。

    玻璃鉆孔機(jī)床最大特點(diǎn)是其鉆頭采用圓筒形空心金剛石材料，單面鉆透時(shí)玻璃會(huì)產(chǎn)生爆邊，所以它要求在玻璃兩面先后加工，加工工藝流程如下：

    （1）上料；

    （2）啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，定加工孔基準(zhǔn)位；

    （3）對(duì)第i個(gè)孔（i=1…n）進(jìn)行X向（橫向），Y向（縱向）定位；

    （4）氣動(dòng)壓緊；

    （5）下鉆頭主軸啟動(dòng)向上1/2進(jìn)給鉆孔；

    （6）下鉆頭返回，主軸停；

    （7）下鉆頭主軸啟動(dòng)向下1/2進(jìn)給鉆孔；

    （8）下鉆頭返回，主軸停；

    （9）數(shù)控系統(tǒng)判斷，是否全部加工完畢j=n若未加工完（N），則跳轉(zhuǎn)至第3步繼續(xù)執(zhí)行，若加工完（Y），則加工結(jié)束。

4 結(jié)束語(yǔ) 

    通過(guò)改造，在普通玻璃鉆孔機(jī)床上加上簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，消除了人工定位產(chǎn)生的加工誤差。比人工定位可提高工效15倍左右，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)了玻璃鉆孔加工的高精度自動(dòng)化控制。