1 前言  

　　螺旋齒刀具是指切削刃為螺旋線形的切削刀具，如圓柱形銑刀书斜、立銑刀及螺旋槽鉸刀等擂煞。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混弥，根據(jù)火花判斷砂輪與刀齒接觸與否，憑手感掌握背吃刀量颈娜，而且一個刀齒必須一次刃磨完成剑逃。因此，對操作者要求較高官辽，且難以保證刃磨質(zhì)量蛹磺，刃磨效率也不高。筆者對螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨方法進(jìn)行了研究同仆，并據(jù)此設(shè)計了一種小型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控工具磨床萤捆，從而可解決未知參數(shù)螺旋齒刀具的數(shù)控刃磨問題。

2 數(shù)控工具磨床的傳動系統(tǒng)  

　　數(shù)控工具磨床機(jī)械部分的傳動系統(tǒng)圖中俗批，Y长笋、Z軸為工作臺橫、縱向運(yùn)動式亥；X軸為磨頭升降運(yùn)動枷此；C軸為刀具(工件)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。通過手動可以調(diào)整磨頭繞X軸轉(zhuǎn)動纸藕；砂輪及刀具的上仰臣锣、下俯；刀具變速箱在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動冗炊。  

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(jī)8031為CPU蔬设，通過其P2口的低7位和P0口外擴(kuò)32KBEPROM27256存放系統(tǒng)程序，P2口的低3位和P0口外擴(kuò) 2KBRAM6116存放數(shù)據(jù)知援，P2口的高五位用于地址譯碼次瓣，用以選通LED顯示電路、接口芯片(8155星自、8255)憾擒、數(shù)據(jù)存儲器(6116)和鎖存器 (273)，P1口接步進(jìn)電動機(jī)手動控制電路塑崖，步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動脈沖信號由P0口輸出經(jīng)鎖存器(273)送至步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器点待；8255的PA口接系統(tǒng)程序的啟動、暫停按鈕和工作方式(參數(shù)輸入方式弃舒、測量方式癞埠、對刀方式及自動方式)轉(zhuǎn)換開關(guān)，PB口用于刀具螺旋齒測量信號和其它輔助功能信號輸入聋呢，PC口用于輸出輔助功能信號苗踪；8155的PA口和PC口分別接鍵盤的行線和列線，PB口接刃磨刀具種類選擇開關(guān)。  

4 螺旋齒幾何參數(shù)測量  

　　數(shù)控刃磨時通铲，需確定刀具軸向進(jìn)給與周向進(jìn)給之間的對應(yīng)關(guān)系毕莱，由于生產(chǎn)中，螺旋齒刀具的螺旋角β和導(dǎo)程戶一般都是未知的颅夺，所以在刃磨前朋截，需測出螺旋齒的有關(guān)參數(shù)。為此吧黄，將螺旋齒展開成一條直線部服。設(shè)軸向進(jìn)給長度(包括磨人長度l1、刀刃長度l2及磨出長度ll)為l竖沦，則與其對應(yīng)的周向進(jìn)給弧長(包括磨人弧長 s1胎融、刀刃弧長s2及磨出弧長s3)為s0，為確定弧長s舍屠，可先測一段螺旋線的幾何參數(shù)美怪，再根據(jù)相似三角形，求出弧長胸牲。  

　　為此蒸咏，刃磨前，在磨頭上裝一測量頭蝉蛙，測量頭的測量電路與刀具一起組成閉合回路悬坎。測量時，在測量方式下硼屁，利用手動功能，首先使測量頭與刀齒接觸晶恨，然后使刀具直線移動或轉(zhuǎn)動赠懊，測量頭相對于刀具的運(yùn)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抗斤，且根據(jù)Z軸的脈沖當(dāng)量將由操作面板輸入的進(jìn)給長度/轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動步數(shù)Ze囚企，利用已測得的Z1、C1的幾何關(guān)系瑞眼，求出C軸轉(zhuǎn)動步數(shù)Ce龙宏，以(Ze、Ce)為直線的終點(diǎn)坐標(biāo)伤疙，由刀具直線移動和轉(zhuǎn)動作兩軸聯(lián)動直線插補(bǔ)银酗。  

　　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(dāng)量產(chǎn)生的，該誤差小于一個脈沖當(dāng)量)影響螺旋線導(dǎo)程精度徒像，一方面應(yīng)盡可能減小步?進(jìn)電動機(jī)每步刀具轉(zhuǎn)過的弧長當(dāng)量δ黍特。選用步距角較小的步進(jìn)電動機(jī)，刃磨較大直徑刀具時用小的傳動比可以減小δ值。   

　　另一方面灭衷，增大Z向測量長度也可減小C向超程誤差對螺旋線導(dǎo)程精度的影響次慢。

　　5  控制系統(tǒng)軟件  

　　軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，模塊的執(zhí)行取決于操作面板上的方式開關(guān)狀態(tài)翔曲。系統(tǒng)主程序在完成I/O口的設(shè)置及將各項(xiàng)數(shù)據(jù)存放單元清零等初始化工作后迫像，根據(jù)方式開關(guān)的狀態(tài)，進(jìn)入其中的一種误即，其主要的工作方式如下：

    　(1)參數(shù)輸入方式薇兆。根據(jù)系統(tǒng)提示符，從鍵盤依次輸入刀齒數(shù)溉谣、刀齒旋向纺闷、進(jìn)給長度、刃磨余量胧含、進(jìn)給次數(shù)需复、進(jìn)給速度、Z軸和C軸的測量下限控制值Z1min和C1min等現(xiàn)場參數(shù)费控。  

　　(2)測量方式拓郑。測量程序流程利用Z軸和C軸的手動功能，使刀齒接觸測量頭咸培，確定測量起始點(diǎn)节霸。測量時，系統(tǒng)根據(jù)刀齒旋向確定刀具軸向和周向進(jìn)給方向疑跑。當(dāng)測量值達(dá)到或超過預(yù)置的Z1min和C1min時怒医，按下C鍵，使刀齒轉(zhuǎn)向測量頭奢讨，兩者一經(jīng)接觸稚叹，Z向和C向鍵按下無效，避免產(chǎn)生人為超程誤差和損壞測量裝置拿诸，然后完成計算返回主程序扒袖。  

　　(3)對刀方式。刃磨前后刀面時亩码，首先轉(zhuǎn)動砂輪架刻度盤季率，使接觸點(diǎn)的火花與該點(diǎn)切線方向一致，在手動方式下調(diào)整好對刀點(diǎn)描沟，這時系統(tǒng)內(nèi)部自動記錄起點(diǎn)至對刀點(diǎn)的刀具移動步數(shù)Z2飒泻，然后置方式開關(guān)為對刀方式。啟動對刀程序后吏廉，系統(tǒng)首先取出內(nèi)部記錄的參數(shù)Z1蠢络、 C1及Z2衰猛，根據(jù)計算刀具退回起點(diǎn)時，刀具的轉(zhuǎn)動步數(shù)C2刹孔，最后以 (Z2忧绊、C2)為起點(diǎn)，做直線插補(bǔ)缓贤，刀具退回到刃磨起點(diǎn)(0基列，0)。  

　　(4)  自動方式卿黍。自動刃磨程序流程圖中军笑，i為刃磨每個刀齒的進(jìn)給次數(shù)；n為刀齒數(shù)见拴。  

　　在循環(huán)中以刀齒為內(nèi)循環(huán)擅暴，進(jìn)給次數(shù)為外循環(huán)，即每進(jìn)給一次馒毙，全部刀齒刃磨一遍项栈，這樣刀齒受熱變形均勻，磨去的余量相同疫壕，能保證刃磨后刀齒位于同一圓周上映检。分度步數(shù)m帶小數(shù)時，取整秸谢，小數(shù)累加到下一次分度步數(shù)中凛澎。

6 結(jié)論  

　　(1)采用數(shù)控循環(huán)刃磨，可減小磨削溫度對刃磨精度的影響估蹄，刃磨精度將高于手工刃磨塑煎，且質(zhì)量穩(wěn)定。  

　　(2)測量一次即可刃磨完一把刀的全部刀齒臭蚁，刃磨效率及自動化程度高最铁。  

　　(3)批量刃磨，無需重復(fù)測量刊棕，只需選定同一裝夾基準(zhǔn)即可炭晒，操作簡單方便待逞。  

　　(4)只適用于等分螺旋齒刀具的刃磨

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