[发明专利]内圆切片机的弹性缓冲进给方法

说明书

技术领域：

本发明是申请日2009年12月7日，申请号是200910175324.8，名称是“内圆切片机的弹性缓冲进给装置及其进给方法”的分案申请。

背景技术：

内圆切片机是稀土永磁材料烧结钕铁硼平面切割加工中最常用的加工设备。它包括半自动内圆切片机、全自动内圆切片机，全自动内圆切片机包括微机控制系统、由主电机带动的切割刀具、进给装置，进给装置包括步进电机带动的X轴移动工作台、由步进电机带动的Y轴移动工作台，X轴移动工作台设置在Y轴移动工作台的上方，带动X轴移动工作台的步进电机设置在X轴移动工作台上。

在传统的手动控制切割过程中，先对Y轴方向的切割面位置进行位移定位。定位之后重锤牵引X轴滑动盘，位于X轴滑动盘上的料架沿牵引方向移动，被切割料被高速旋转的内圆切割刀所切割。刀刃刃口切割受力来源于重锤的牵引。所有的Y轴切割面的移动由人工控制，沿X轴的切割过程开始切割阶段，由人工控制x轴滑动盘的移动位移，使切割过程平稳开始，切割平稳之后，有重锤和阻尼的双重作用自动切割。这样的切割方法称为半自动切割，其加工质量(平行度、形位公差、表面光洁度)、加工效率受到技术、体力、情绪等人为的因素影响比较多。每人操作的设备也仅仅在6～10台之间。

随着电子控制技术的发展，Y轴方向的切割面位移采用步进电机控制，X轴切割方向采用步进电机控制切割刀与被切割材料的相对位移，控制切割速度。这种技术进步大大提高了切割加工精度，提高了单个人员的工作效率，单人操作控制的设备可以到30～50台。

Y轴方向的步进电机控制没有任何的潜在的问题，但是，在X轴方向上，对切割刀上的加力及控制方式影响着单台设备的切割效率。

目前，控制切割刀具进给方式上有两种结构方式，一种是重锤配重，步进电机限度进给的方式(类型1)；另一种是步进电机刚性连接，每一步的步进量都施加在内切切片刀的刃口上(类型2)。

当步进进给速度设置比较低的时候，两者工作状态基本接近，在这样的工况下的切割速度(单位时间内的切割面积)比较低，比人工切割速度平均低15～30％。

在一般情况下，由于单人操作控制的全自动切片机的数量多，所有的参数都取在相对安全、保守的范围内，相对于手动切片而言，其切割速度低20％左右。

在内圆切割的过程中，影响切割速度的因素是稳定吃刀(扶刀)时间和切割过程中刀口的受力程度。在切片过程中，最常见的异常情况是烧刀，轻者刀口损伤(偏刃、局部烧损金刚砂)，重者刀口金刚砂全部烧掉，甚至刀被撕烂。

为提高切割速度，一般采用加大重锤重量(对于类型1)或加快X轴步进电机的进给速度(类型2)。

对于类型2，无论最小进给步距是多少，每一个瞬间完成的最小进给量，都是以刀的弹性变形来吸收这个进给位移量的，这种弹性变形以力的形式作用在切割刀口，在下一个进给之间初步释放刀片的弹性变形力。

从理论上讲，如果进给时间间隔足够长，则会存在弹性变形应力释放完毕之后的空转。另一方面，如果进给的时间间隔足够短，则上一个进给期间的应力尚未释放完，造成应力积累，轻则影响切割产品的质量(切割出的产品凹心)，重则毁料撕刀。

在实际的切割过程中，具体的参数往往是根据经验和实际切割的材料人为设置的，而且一般是以确保切割产品的质量为前提的保守的切割进给参数。即便是相对比较安全的切割进给参数，在材料可切割性发生变化的时候，尤其是材料可切割性变大的时候，则会导致加工产品的质量(公差和平行度)发生变化。

因此，对于内圆切片机，其X轴移动的控制的目的不在于精确的定位，而是在于如何有效地平衡切割质量和切割效率之间的关系，选择合适的控制方法、连接结构和控制模式。

目前的内圆切片机中，步进电机与控制对象的连接均为刚性连接，为了确保控制位移的精度，其采用若干个轴控制定位，任何一轴的控制都是为了精确定位。

步进电机为刚性连接工作方式，为刚性给力，每一步的步进量都施加在内切切片刀的刃口上，在实践中存在如下不足：当步进进给速度设置比较低的时候，两者工作状态基本接近，在这样的工况下的切割速度(单位时间内的切割面积)比较低，比人工切割速度平均低15～30％；在一般情况下，由于单人操作控制的全自动切片机的数量多，所有的参数都取在相对安全、保守的范围内，相对于手动切片而言，其切割速度低20％左右。