经济型数控系统在玻璃钻孔加工中的应用

 对普通的玻璃钻孔机床进行经济型数控改造。改造后的设备可实现数控定位加工，提高了定位精度和工作效率，消除了人工定位的误差，减轻了工人的劳动强度。

1 引言 

    玻璃钻孔机床是从玻璃两面钻孔，以避免单面钻透时玻璃产生爆边，对孔的定位要求很高。国内现有设备大多数是普通的玻璃钻孔机床。这类设备的自动化程度低，在加工中对每个孔的定位，主要依靠人工操作定位比较困难，精度很难保证。

    根据我国机床拥有量大，生产规模小，自动化程度低的具体国情，在新老设备更替之际，对普通设备进行数控改造，具有特别重要的意义。这不但可以节省资金，而且可达到预期效果，消除了人工定位的误差，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动效率。

2 改造后的系统结构 

    运用机电一体化技术，将计算机与原机械设备有机结合，对普通的玻璃钻孔机床进行改造，将工作台设计成X-Y二坐标联动的滚珠丝杆导轨滑台结构，用数控装置和伺服系统驱动，对加工孔定位进行半闭环控制。驱动元件采用步进电机，检测装置采用光电编码器，二者分别与滚珠丝杆相连。改造后的经济型数控钻床组成如图1所示。

图1  经济型数控钻孔机床的组成

下面介绍其主要组成部分及功能。

2.1 数控装置

    是机床实现自动加工的控制核心，主要由输入电路，运算控制器和输出装置等构成。可采用经济型数控系统JWK15T/JBK-30M，该数控系统由高性能，高可靠性的MCS-51系列单片机和步进电机伺服驱动组成，采用ISO国际标准数控代码编程，并配有完备的S、T、M功能。该系统采用模块化设计，内部设有计算机，电源，接口，驱动等4种模块，更换维修方便快速。

2.2 伺服系统

    是数控系统的执行部分。由驱动装置和步进电机组成，数控装置发出的进给脉冲信号经驱动装置功率放大后，带动步进电机运转，进而通过滚珠丝杆带动导轨滑台移动，实现数控定位。

2.3 玻璃钻床本体

    是经济型数控玻璃钻床的主体，在普通玻璃钻床的基础上，增设二坐标定位滚珠丝杆导轨滑台，以实现玻璃钻孔的二坐标联动定位加工。玻璃钻孔机床的钻头采用圆筒形空心金刚石材料，加工时从玻璃两面钻孔，它实际上是一种两面磨削的特殊加工方式。数控系统设有刀具补偿功能。当钻头长度有偏差时，可用刀具补偿自动修正。用模态G指令（G43长度正向补偿，G44长度负向补偿）。

2.4 检测装置

    采用光电编码器，用它作为滚珠丝杆位置信号的反馈元件。它与钻床滚珠丝杆同步转动，并发出丝杆转角位置变化信号，反馈给数控装置，此信号间接反应了工作台的位移。数控装置对反馈信号进行处理，与输入信号进行比较，重新调整输入脉冲，从而使定位更加准确。

图2  玻璃钻孔数控加工的工艺流程

3 加工工艺流程 

    图2所示为数控玻璃钻孔加工的工艺流程。

    玻璃钻孔机床最大特点是其钻头采用圆筒形空心金刚石材料，单面钻透时玻璃会产生爆边，所以它要求在玻璃两面先后加工，加工工艺流程如下：

    （1）上料；

    （2）启动数控系统，定加工孔基准位；

    （3）对第i个孔（i=1…n）进行X向（横向），Y向（纵向）定位；

    （4）气动压紧；

    （5）下钻头主轴启动向上1/2进给钻孔；

    （6）下钻头返回，主轴停；

    （7）下钻头主轴启动向下1/2进给钻孔；

    （8）下钻头返回，主轴停；

    （9）数控系统判断，是否全部加工完毕j=n若未加工完（N），则跳转至第3步继续执行，若加工完（Y），则加工结束。

4 结束语 

    通过改造，在普通玻璃钻孔机床上加上简易数控系统，消除了人工定位产生的加工误差。比人工定位可提高工效15倍左右，减轻了工人的劳动强度，从而实现了玻璃钻孔加工的高精度自动化控制。