结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置，该数值控制加工机床连接一数值控制器，以控制加工机床中的主轴工作，该超声波刀把组设于该主轴上，并连接一超声波控制器，该超声波控制器包括一处理单元、一信号电流源、一侦测单元及一输出单元，以对超声波刀把输出带频率及振幅信号的电流源，使该超声波刀把对加工件执行超声波加工作业，其中，该数值控制加工机床中的数值控制器以一组数字输入接点及一组模拟输入接点连接于超声波控制器，从而可经由该数字输入接点对超声波控制器进行ON-OFF的命令，并经由该模拟输入接点对超声波控制器进行输出电力大小的模拟控制，以调控超声波控制器对超声波刀把的输出振幅。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用数值控制器与超声波控制器的互联，达到加工作业优化控制的结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置。
技术介绍
如图1所示，超声波刀把主要包括有刀把本体10、锁固于刀把本体10的扩张杆11以及锁固于扩张杆11端部的加工刀具12，其利用超声波控制器20输出带频率及振幅信号的电流源至扩张杆11，使扩张杆11上的压电材料产生高频的振动，进而使扩张杆11端部的加工刀具12作超越声波频率的高频振动切削作业。由于高频振动的加工刀具12的切削面不断高频地与切屑分离，从而改变加工刀具12的切削面与切屑的紧密接触状态，此即可有效降低传统切削方式中加工刀具与切屑间的摩擦系数，从而明显改善切屑与加工刀具12的切削面之间因高温、高压所造成的不良影响，进而能够防止颤纹、降低切削阻力、降低加工应变、有效改善排屑及有效改善加工表面等。该超声波刀把的加工刀具12在执行高频振动的加工作业时，频率与振幅的大小是重要的参数，其中频率的大小取决于扩张杆11的设计，其原因在于，高频振动的超声波刀把其各种振动频率的波形不仅必须使节点位置(振幅为零的位置)位于刀把本体10与扩张杆11的连接固定位置上，以避免刀把本体10受到扩张杆11的高频振动影响而产生连结振动的情形，且必须使各种振动频率的最大振幅点位置位于加工刀具12的刀尖位置，才能产生最大的切削效益，因此不同型式的超声波刀把在某个频率范围内有其适用的对应频率；至于振幅的大小则取决于加工件的加工条件，例如加工件的材质或是加工时序等，当加工件的材质为硬脆材料时应选择使用较小的振幅，以避免振幅过大造成加工件崩裂的情形，又或者在初始加工及末段加工时应选择使用较小的振幅，以避免振幅过大造成加工刀具的撞击损伤及加工件的崩裂情形，于中段加工时则可选择使用较大的振幅，以增加加工的速度，因此频率与振幅关系着超声波高频振动的加工质量及加工效率。如图1所示，目前现有的超声波刀把的频率与振幅的大小完全由超声波控制器20独立控制输出，而未与数值控制加工机床的数值控制器相互连接，亦即当数值控制加工机床完成超声波刀把的换刀作业后，机床操作者必须依据超声波刀把的型式以及加工件的加工条件，以手动的方式调整超声波控制器20的输出频率与振幅大小，如此的手动调整方式，不仅给机床操作者造成巨大的工作负荷，且对加工质量及加工效率而言，也会造成如下的不利影响：1.超声波刀把会因为刀把本体10与扩张杆11的锁固力量不同而改变连接固定的位置，加工刀具12也会因为损耗而改变刀尖位置，因此当这些因素改变后，该超声波刀把适用的对应频率也会跟着改变，然而机床操作者并无法观察到这些因素的细微改变，因此并不能随时以手动调整方式使超声波控制器20输出正确对应频率，从而影响加工件的加工质量。2.加工件的加工条件有着许多的变化，就加工时序而言，机床操作者根本无法随时随着加工时序而调整超声波控制器20的输出振幅，因此在加工时序中皆以单一的输出振幅来执行加工作业，这样的操作模式可能造成加工刀具的撞击损伤及加工件的崩裂，从而影响加工件的加工质量及加工效率。有鉴于此，本案专利技术人遂以其多年从事相关行业的研发与制作经验，针对目前所面临的问题深入研究，经过长期努力的研究与试作，终究研创出一种将数值控制加工机床的数值控制器与超声波控制器互联，进而利用数值控制器强大的运算能力，使超声波控制器随时随着数值控制器的程序控制，正确输出对应的频率及振幅，达到加工作业优化控制的结合控制装置，此即为本专利技术的设计宗旨。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置，该数值控制加工机床连接一数值控制器，以控制加工机床中的主轴工作，该超声波刀把组设于该主轴上，并连接一超声波控制器，该超声波控制器包括一处理单元、一信号电流源、一侦测单元及一输出单元，以对超声波刀把输出带频率及振幅信号的电流源，使该超声波刀把对加工件执行超声波加工作业，其中，该数值控制加工机床中的数值控制器以一组数字输入接点(DI)连接于超声波控制器，从而可经由该数字输入接点(DI)对超声波控制器进行ON-OFF的命令，使该超声波控制器重新启动并执行扫频作业，进而通过数值控制器与超声波控制器的互联，使超声波控制器随时随着数值控制器的程序控制，正确输出对应的频率，以提升加工质量，达到加工作业优化控制的效益。本专利技术的目的之二在于提供一种结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置，该数值控制加工机床连接一数值控制器，以控制加工机床中的主轴工作，该超声波刀把组设于该主轴上，并连接一超声波控制器，该超声波控制器包括一处理单元、一信号电流源、一侦测单元及一输出单元，以对超声波刀把输出带频率及振幅信号的电流源，使该超声波刀把对加工件执行超声波加工作业，其中，该数值控制加工机床中的数值控制器以一组模拟输入接点(AI)连接于超声波控制器，从而可经由该数字输入接点(DI)对超声波控制器进行输出电力大小的模拟控制，以调控超声波控制器对超声波刀把的输出振幅，进而通过数值控制器与超声波控制器的互联，使超声波控制器随时随着数值控制器的程控，变换输出对应的振幅，以提升加工质量及加工效率，达到加工作业优化控制的效益。为了达到上述目的，本专利技术提供的结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置包括：数值控制加工机床，其设有一主轴；超声波刀把，其组设于该数值控制加工机床的该主轴上；超声波控制器，其连接该超声波刀把，该超声波控制器包括一处理单元、一信号电流源、一侦测单元及一输出单元，该信号电流源连接于该处理单元，并接收该处理单元的命令信号，该侦测单元连接于该信号电流源，以执行扫频作业，该输出单元连接于该信号电流源，以输出带频率及振幅信号的电流源至该超声波刀把；数值控制器，其连接该数值控制加工机床，以控制该数值控制加工机床中的主轴工作，该数值控制器以一组数字输入接点及一组模拟输入接点连接于该超声波控制器，使该数值控制器与该超声波控制器互联，并经由该数字输入接点对该超声波控制器中处理单元发出启动命令，使该超声波控制器中的信号电流源经由该侦测单元执行扫频作业，以及经由该模拟输入接点对该超声波控制器进行输出电力大小的模拟控制，以调控该超声波控制器中的信号电流源对该超声波刀把的输出振幅。在本专利技术的一实施例中，该数值控制器经由该数字输入接点对该超声波控制器中的处理单元发出启动命令时，该超声波控制器中的处理单元命令该信号电流源经由该侦测单元对该超声波刀把执行扫频作业。在本专利技术的一实施例中，该信号电流源经由该侦测单元对该超声波刀把执行扫频作业时，该处理单元利用电路阻抗匹配的原理获得超声波刀把的负载端阻抗值，并运算出与该超声波刀把匹配的频率，使该信号电流源经由该输出单元输出带匹配频率及振幅信号的电流源至该超声波刀把。在本专利技术的一实施例中，该数值控制器经由该模拟输入接点对该超声波控制器中的处理单元发出输出电力信号时，该超声波控制器中的处理单元命令该信号电流源调控输出电流的振幅，从而使该信号电流源经由该输出单元输出带频率及振幅信号的电流源至该超声波刀把。附图说明图1为现有的超声波刀把的示意图；图2为本专利技术机体架构的示意图；图3为本专利技术控制架构的示意图；图4为本专利技术数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置，其特征在于，其包括：数值控制加工机床，其设有一主轴；超声波刀把，其组设于该数值控制加工机床的该主轴上；超声波控制器，其连接该超声波刀把，该超声波控制器包括一处理单元、一信号电流源、一侦测单元及一输出单元，该信号电流源连接于该处理单元，并接收该处理单元的命令信号，该侦测单元连接于该信号电流源，以执行扫频作业，该输出单元连接于该信号电流源，以输出带频率及振幅信号的电流源至该超声波刀把；数值控制器，其连接该数值控制加工机床，以控制该数值控制加工机床中的主轴工作，该数值控制器以一组数字输入接点及一组模拟输入接点连接于该超声波控制器，使该数值控制器与该超声波控制器互联，并经由该数字输入接点对该超声波控制器中的处理单元发出启动命令，使该超声波控制器中的信号电流源经由该侦测单元执行扫频作业，以及经由该模拟输入接点对该超声波控制器进行输出电力大小的模拟控制，以调控该超声波控制器中的信号电流源对该超声波刀把的输出振幅。

【技术特征摘要】
1.一种结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置，其特征在于，其包括：数值控制加工机床，其设有一主轴；超声波刀把，其组设于该数值控制加工机床的该主轴上；超声波控制器，其连接该超声波刀把，该超声波控制器包括一处理单元、一信号电流源、一侦测单元及一输出单元，该信号电流源连接于该处理单元，并接收该处理单元的命令信号，该侦测单元连接于该信号电流源，以执行扫频作业，该输出单元连接于该信号电流源，以输出带频率及振幅信号的电流源至该超声波刀把；数值控制器，其连接该数值控制加工机床，以控制该数值控制加工机床中的主轴工作，该数值控制器以一组数字输入接点及一组模拟输入接点连接于该超声波控制器，使该数值控制器与该超声波控制器互联，并经由该数字输入接点对该超声波控制器中的处理单元发出启动命令，使该超声波控制器中的信号电流源经由该侦测单元执行扫频作业，以及经由该模拟输入接点对该超声波控制器进行输出电力大小的模拟控制，以调控该超声波控制器中的信号电流源对该超声波刀把的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖佳欣，
申请(专利权)人：丸荣机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71