魏 巍

(北京劳动保障职业学院，北京 100029)

1 引言

经济型数控机床由于成本控制的原因，一般其数控轴采用开环或半闭环控制，即机床的数控轴不配置光栅尺等位置控制系统。此类机床在每次开机后，均须执行一次回参考点的操作，即所谓的“回零”。以此作为简易数控系统建立其机床坐标系的基准，同时相应的软限位、螺距补偿等控制功能方可生效。一般而言，回参考点动作的机械结构原理如图1所示，分为两种：接触式，采用行程开关等作为回零发信元件，图1(a)；非接触式，采用接近开关等作为回零发信元件，图1(b)。

图1 回参考点的机械结构

在具体的设计应用中，按数控轴行程的长短，选用不同的机构方式。对于常规行程(一般为>100 mm)，大多采用接触式回参考点机构；较短行程(10～100 mm)，则多采用非接触式回参考点机构；而对于超短行程(<10 mm)，由于受装配空间及元件规格尺寸的限制，上述两种方式均很难实现准确可靠的回零控制。本文讨论的研究对象是国产某型剃齿刀磨床，其数控砂轮修整器轴向进给轴的有效行程仅为1.5 mm，不难想象其狭小的空间难以配置光栅或机械撞块。该难题的最终攻克直接催生了“软撞块”回零技术概念提出及相关技术的应用，从而为超短行程数控轴的回零控制提供了一种简便可靠的全新解决方案。

2 试验样机的设计优化论证

2.1 数控砂轮修整器机械结构分析

该型磨齿机的数控砂轮修整器部件的最大外形尺寸为401 mm×236 mm×211 mm，而其传动链末端的修整金刚笔的有效运动行程：Xmax=1.5 mm(实际工作行程<0.05 mm)；Zmax=50 mm(实行工作行程约40 mm)。其机械结构原理见图2。

图2 数控修整器的机械结构原理

在此机构中,其轴向进刀轴X轴采用齿轮传动及差动螺母机构，回差小、精度高，并通过带扛杆机构的可调角度靠模进行大角度砂轮修形[1]。

2.2 传动链参数计算

轴向进给轴X轴的传动链参数如下：齿轮传动比ix=18/60；差动螺母上螺纹t1=1.5 mm，下螺纹t2=2.0 mm；杠杆比L1/L2=1/2.5，不难算出x轴的驱动电机每转进给当量：

Jx=Ix(t2-t1)L1/L2=6×10-2mm/转

(1)

在径向进给轴Z轴传动链中，齿轮传动比iz=4/15；丝……