在對螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨方法進行研究的基礎(chǔ)上趟雄，提出了獲取螺旋線形切削刃幾何參數(shù)的方法烟央，對刃磨螺旋齒刀具的經(jīng)濟型數(shù)控工具磨床控制系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計及開發(fā)實施技術(shù)進行了介紹察藐。
1 前言
螺旋齒刀具是指切削刃為螺旋線形的切削刀具，如圓柱形銑刀技潘、立銑刀及螺旋槽鉸刀等遥巴。這類刀具的刃磨一般是在工具磨床上借助附件由工藝操作人員手工完成，根據(jù)火花判斷砂輪與刀齒接觸與否享幽，憑手感掌握背吃刀量铲掐，而且一個刀齒必須一次刃磨完成。因此值桩，對操作者要求較高摆霉，且難以保證刃磨質(zhì)量，刃磨效率也不高颠毙。筆者對螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨方法進行了研究斯入，并據(jù)此設(shè)計了一種小型經(jīng)濟型數(shù)控工具磨床，從而可解決未知參數(shù)螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨問題芳窟。
2 數(shù)控工具磨床的傳動系統(tǒng)
數(shù)控工具磨床機械部分的傳動系統(tǒng)圖中，Y酬绞、Z軸為工作臺橫抬爷、縱向運動；X軸為磨頭升降運動祖务；C軸為刀具(工件)旋轉(zhuǎn)運動留嫩。通過手動可以調(diào)整磨頭繞X軸轉(zhuǎn)動；砂輪及刀具的上仰、下俯絮檀；刀具變速箱在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動葛昏。
3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以單片機8031為CPU，通過其P2口的低7位和P0口外擴32KBEPROM27256存放系統(tǒng)程序卜陵，P2口的低3位和P0口外擴2KBRAM6116存放數(shù)據(jù)绝鸡，P2口的高五位用于地址譯碼，用以選通LED顯示電路开贼、接口芯片(8155舰褪、8255)、數(shù)據(jù)存儲器(6116)和鎖存器(273)疏橄，P1口接步進電動機手動控制電路占拍，步進電動機驅(qū)動脈沖信號由P0口輸出經(jīng)鎖存器(273)送至步進電動機驅(qū)動器；8255的PA口接系統(tǒng)程序的啟動捎迫、暫停按鈕和工作方式(參數(shù)輸入方式晃酒、測量方式、對刀方式及自動方式)轉(zhuǎn)換開關(guān)窄绒，PB口用于刀具螺旋齒測量信號和其它輔助功能信號輸入贝次，PC口用于輸出輔助功能信號；8155的PA口和PC口分別接鍵盤的行線和列線颗祝，PB口接刃磨刀具種類選擇開關(guān)浊闪。
4 螺旋齒幾何參數(shù)測量
數(shù)控刃磨時，需確定刀具軸向進給與周向進給之間的對應(yīng)關(guān)系螺戳，由于生產(chǎn)中搁宾，螺旋齒刀具的螺旋角β和導程戶一般都是未知的，所以在刃磨前倔幼，需測出螺旋齒的有關(guān)參數(shù)使谋。為此，將螺旋齒展開成一條直線坷磷。設(shè)軸向進給長度(包括磨人長度l1度攘、刀刃長度l2及磨出長度ll)為l，則與其對應(yīng)的周向進給弧長(包括磨人弧長s1竹坝、刀刃弧長s2及磨出弧長s3)為s0嘱杆，為確定弧長s，可先測一段螺旋線的幾何參數(shù)磷兢，再根據(jù)相似三角形杭嚷，求出弧長。
為此狭龄，刃磨前嚣咕，在磨頭上裝一測量頭，測量頭的測量電路與刀具一起組成閉合回路。測量時绷咳，在測量方式下幸双，利用手動功能，首先使測量頭與刀齒接觸位仁，然后使刀具直線移動或轉(zhuǎn)動柑贞，測量頭相對于刀具的運動軌跡中的1或2，這時控制系統(tǒng)自動記錄下刀具直線移動步數(shù)Z1和轉(zhuǎn)動步數(shù)C1障癌，且根據(jù)Z軸的脈沖當量將由操作面板輸入的進給長度/轉(zhuǎn)換成步進電動機轉(zhuǎn)動步數(shù)Ze凌外，利用已測得的Z1、C1的幾何關(guān)系涛浙，求出C軸轉(zhuǎn)動步數(shù)Ce康辑，以(Ze、Ce)為直線的終點坐標轿亮，由刀具直線移動和轉(zhuǎn)動作兩軸聯(lián)動直線插補疮薇。
為防止C向的測量超程誤差(因刀齒與測量頭之間距離不足一個脈沖當量產(chǎn)生的，該誤差小于一個脈沖當量)影響螺旋線導程精度我注，一方面應(yīng)盡可能減小步?進電動機每步刀具轉(zhuǎn)過的弧長當量δ按咒。選用步距角較小的步進電動機，刃磨較大直徑刀具時用小的傳動比可以減小δ值但骨。
另一方面励七，增大Z向測量長度也可減小C向超程誤差對螺旋線導程精度的影響。
5 控制系統(tǒng)軟件
軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)籍纸，模塊的執(zhí)行取決于操作面板上的方式開關(guān)狀態(tài)剿夫。系統(tǒng)主程序在完成I/O口的設(shè)置及將各項數(shù)據(jù)存放單元清零等初始化工作后，根據(jù)方式開關(guān)的狀態(tài)烹驰，進入其中的一種姓拂，其主要的工作方式如下：
(1)參數(shù)輸入方式。根據(jù)系統(tǒng)提示符魄蔗，從鍵盤依次輸入刀齒數(shù)寒肋、刀齒旋向、進給長度肆洽、刃磨余量易麻、進給次數(shù)、進給速度社咒、Z軸和C軸的測量下限控制值Z1min和C1min等現(xiàn)場參數(shù)暴彻。
(2)測量方式。測量程序流程利用Z軸和C軸的手動功能莱衍，使刀齒接觸測量頭，確定測量起始點。測量時乍狐，系統(tǒng)根據(jù)刀齒旋向確定刀具軸向和周向進給方向赠摇。當測量值達到或超過預置的Z1min和C1min時，按下C鍵浅蚪，使刀齒轉(zhuǎn)向測量頭藕帜，兩者一經(jīng)接觸，Z向和C向鍵按下無效惜傲，避免產(chǎn)生人為超程誤差和損壞測量裝置洽故，然后完成計算返回主程序。
(3)對刀方式盗誊。刃磨前后刀面時时甚，首先轉(zhuǎn)動砂輪架刻度盤，使接觸點的火花與該點切線方向一致哈踱，在手動方式下調(diào)整好對刀點荒适，這時系統(tǒng)內(nèi)部自動記錄起點至對刀點的刀具移動步數(shù)Z2，然后置方式開關(guān)為對刀方式开镣。啟動對刀程序后刀诬，系統(tǒng)首先取出內(nèi)部記錄的參數(shù)Z1、C1及Z2常籍，根據(jù)計算刀具退回起點時健吃，刀具的轉(zhuǎn)動步數(shù)C2，最后以 (Z2锨圣、C2)為起點陕绢，做直線插補，刀具退回到刃磨起點(0桨农，0)询嘹。
(4) 自動方式。自動刃磨程序流程圖中捍刑，i為刃磨每個刀齒的進給次數(shù)呜谓；n為刀齒數(shù)。
在循環(huán)中以刀齒為內(nèi)循環(huán)法洼，進給次數(shù)為外循環(huán)洼荡，即每進給一次，全部刀齒刃磨一遍眠琴，這樣刀齒受熱變形均勻下质，磨去的余量相同，能保證刃磨后刀齒位于同一圓周上诞仓。分度步數(shù)m帶小數(shù)時缤苫，取整速兔，小數(shù)累加到下一次分度步數(shù)中。
6 結(jié)論
(1)采用數(shù)控循環(huán)刃磨活玲，可減小磨削溫度對刃磨精度的影響涣狗，刃磨精度將高于手工刃磨，且質(zhì)量穩(wěn)定舒憾。
(2)測量一次即可刃磨完一把刀的全部刀齒镀钓，刃磨效率及自動化程度高。
(3)批量刃磨镀迂，無需重復測量丁溅，只需選定同一裝夾基準即可，操作簡單方便探遵。
(4)只適用于等分螺旋齒刀具的刃磨窟赏。
