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一种面向微型无心内圆磨床的锥度误差自适应控制装置制造方法及图纸

技术编号:8032396 阅读:277 留言:0更新日期:2012-12-03 03:16
本实用新型专利技术公开了一种面向微型无心内圆磨床的锥度误差自适应控制装置。在该装置中,PLC(1)分别与砂轮轴步进电机驱动器(2)、砂轮电主轴驱动器(3)、二次仪表(4)、量仪步进电机驱动器(5)、光栅尺控制器(6)和压电陶瓷驱动电源(7)连接;压电陶瓷(8)与柔性铰链放大机构(9)连接;柔性铰链放大机构(9)固定于锥度调节悬臂(10)上;可旋转工件台(11)上有圆形光栅尺(12)、旋转轴(13)和量仪(17);砂轮电主轴(24)上安装有砂轮(23)。本实用新型专利技术可以在微型无心内圆磨床进行磨削加工时,通过在线测量工件的锥度误差,对工件台的转角进行自适应控制,以保证工件的加工质量。(*该技术在2022年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种面向微型无心内圆磨床的锥度误差自适应控制装置
技术介绍
在现代磨削加工中,内圆磨削一直被认为是比较困难的,对微型轴承套圈之类的微小孔薄壁零件的磨削加工更是如此,它们大多采用无心内圆磨床。这类磨床一般都以工件台径向进给、磨头轴向往复进给的方式完成内圆磨削,当工件轴心线与磨头运动中心不同轴时则会在工件内表面产生锥度,如果不及时调整,将会导致工件报废。目前,这种调整只能依靠人工凭经验进行离线调整,由于缺乏定量化的辅助工具,常常需要多次反复试凑才能完成,造成工件和工时的浪费。事实上,在内圆磨削加工中,砂轮轴的变形、砂轮的不均匀磨损、微小孔不同切深冷却环境的不一致、机床热变形以及运动误差等因素都会对工件内孔的锥度产生影响,如果能够通过在线测量工件的锥度误差,以此作为反馈信号实现对 工件台架转角的自适应控制,来减少甚至消除工件加工中的锥度误差,则无疑可以更好地保证加工精度。这正是提出本专利的出发点。在现有技术中,CN2915371Y技术专利提出了一种砂轮修整器的锥度调节装置,该装置用于在机械加工磨床上调节砂轮修整器,使其能够将砂轮修整为加工工件所需要的锥度;CN101829932A专利技术专利提出了一种全自动数控轧辊磨床砂轮主轴可变角度自动控制系统,该系统能够自动控制砂轮主轴的角度,使得在磨削加工时,砂轮工作表面始终保持与轧辊表面相切;CN101462255A专利技术专利提出了一种磨削过程位置和姿态误差自动调整方法及系统,该方法和系统提出利用角位移传感器和直线位移传感器检测工件的位置和姿态,并通过执行机构调整工件的位置和姿态,但是这种检测方法需要暂停加工过程,控制工件碰触接触轴并推动接触轴运动,然后通过检测接触轴的运动来间接检测工件位置和姿态,不仅过程繁杂,还降低了生产效率,并且工件移动后的重复定位精度难以得到保障;JP05208350A专利技术专利提出了一种自动锥度磨削加工的方法和装置,通过旋转工件台使得工件进给方向与工件轴成一夹角,用于进行带锥度外圆的磨削JP10230458A专利技术专利提出了一种锥度磨削装置,利用接触器碰触工件,测得工件的位置,然后根据设定的锥度和直径,计算出砂轮进给的路径,通过砂轮和工件的相对运动完成锥度磨削。以上专利都不能够在无心内圆磨床上实现锥度误差的自适应控制。对微型轴承套圈的内圆磨削而言,当产生锥度时,需要精度更高的锥度调整机构。压电陶瓷作为一种常用的驱动执行器,具有体积小、重量轻、结构简单、分辨率高、易于控制、响应速度快、推力大、无需润滑、没有发热等优点,但是其行程一般只有几十微米,因此需要采用一些精巧机构的辅助来实现大行程的进给。本专利提出一种能够应用在微型无心内圆磨床上的锥度自适应控制装置,它以压电陶瓷作为驱动元件,以PLC作为控制器,通过在线测量工件的锥度误差后,对工件台的转角进行自适应控制,以保证工件的加工质量。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种面向无心内圆磨床的,特别是在微型轴承的高速磨削加工中,能够自动完成工件锥度误差的在线测量及自适应控制的装置。为了达到上述目的,本技术所述的面向微型无心内圆磨床的锥度误差自适应控制装置结构如下该锥度误差自适应控制装置的控制器为PLC(l),所述PLC(I)分别与砂轮轴步进电机驱动器(2)、砂轮电主轴驱动器(3)、二次仪表(4)、量仪步进电机驱动器(5)、光栅尺控制器(6)和压电陶瓷驱动电源(7)连接;所述 砂轮轴步进电机驱动器(2)与砂轮轴步进电机(27)连接;所述砂轮电主轴驱动器(3)与砂轮电主轴(24)连接;所述二次仪表(4)与量仪(17)连接;所述量仪步进电机驱动器(5)与量仪步进电机(14)连接;所述光栅尺控制器(6)与圆形光栅尺(12)连接;所述压电陶瓷驱动电源(7)与压电陶瓷(8)连接;所述压电陶瓷(8)与柔性铰链放大机构(9)连接;所述柔性铰链放大机构(9)与锥度调节悬臂(10)连接;所述锥度调节悬臂(10)是可旋转工件台(11)的一部分;所述可旋转工件台(11)上有圆形光栅尺(12)、旋转轴(13)、量仪步进电机(14)、量仪导轨(15)、量仪滚珠丝杆(16)、量仪(17)和工件后挡板(19);所述量仪(17)与量仪测量头(18)连接;所述工件后挡板(19)用于支承工件(21);所述工件(21)由左滚轮(20)和右滚轮(22)带动旋转;砂轮轴步进电机(27)与砂轮轴滚珠丝杆(25)连接;所述砂轮轴滚珠丝杆(25)与砂轮电主轴(24)连接;所述砂轮电主轴(24)沿砂轮轴导轨(26)运动;所述砂轮电主轴(24)上安装有砂轮(23)。该装置中的砂轮轴步进电机(27)和量仪步进电机(14)都可以用伺服电机代替;该装置中的砂轮轴步进电机驱动器⑵和量仪步进电机驱动器(5)可以用伺服电机驱动器代替。所述PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是一种数字运算操作的电子控制器。本装置所用的PLC是应用本锥度误差自适应控制装置进行自适应控制的无心内圆磨床的控制器PLC,而不需另行配置PLC,降低了成本。所述PLC主要由CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块组成。PLC接收量仪的测量结果并计算锥度,判断是否需要锥度调节;如果需要锥度调节,PLC将会计算锥度调节的方向和输出到压电陶瓷驱动电源的驱动电压,并向压电陶瓷驱动电源发送相应的驱动电压模拟量。所述各步进电机驱动器分别与各自的步进电机连接,所述各自的步进电机又与各自的滚珠丝杆连接。所述各步进电机驱动器接收PLC的指令,控制各自的步进电机通过滚珠丝杆的传动完成相应的进给和启停动作。所述二次仪表与量仪连接。主要接收PLC的测量指令控制量仪完成测量,并将测量结果输入PLC的模拟量输入模块。量仪可以采用气动量仪、电感量仪或者电容量仪等。所述圆形光栅尺通过记录静尺和动尺相互移动所产生的莫尔斯干涉条纹数来测量压电陶瓷通过柔性铰链放大机构最终实现的锥度调节量,并反馈给PLC,通过PID闭环控制保证锥度调节的精度。本技术按工作流程分为测量、计算、调节三个阶段。各个阶段的工作原理如下测量当完成一个工件的内圆磨削加工后,或者按照系统设定完成了 N(设定每完成N个工件进行一次锥度调节)个工件的加工后,系统进入测量阶段。首先,PLC通过量仪步进电机控制量仪测量头行进至工件内孔第一测量截面A,读取直径测量结果Dl ;然后,PLC继续控制测量头行进距离L至第二测量截面B,读取直径测量结果D2 ;最后,PLC控制测量头返回初始位置。计算PLC根据直径测量结果DI、D2和行进距离L计算工件锥度M,然后比较M是否大于系统设定的需要进行锥度调节的阈值K ;若是,则根据工件台上压电陶瓷与旋转轴的距离H计算出压电陶瓷的调节位移S和调节方向,然后PLC根据该调节位移S、调节方向和压电陶瓷的当前伸长量Fl计算出新的伸长量F2,最后PLC将根据压电陶瓷的伸缩特性得到对应新的伸长量的应当输出到压电陶瓷驱动电源的驱动电压V ;否则,继续加工下一工件。调节PLC输出压电陶瓷驱动电压V的模拟量至压电陶瓷驱动电源,压电陶瓷驱动电源将按照驱动电压V向压电陶瓷提供相应的电压,控制压电陶瓷的伸缩,并通过光栅尺反馈和PID控制保证本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种面向微型无心内圆磨床的锥度误差自适应控制装置,其特征在于该装置的控制系统为PLC(1),所述PLC(1)分别与砂轮轴步进电机驱动器(2)、砂轮电主轴驱动器(3)、二次仪表(4)、量仪步进电机驱动器(5)、光栅尺控制器(6)和压电陶瓷驱动电源(7)连接;所述砂轮轴步进电机驱动器(2)与砂轮轴步进电机(27)连接;所述砂轮电主轴驱动器(3)与砂轮电主轴(24)连接;所述二次仪表(4)与量仪(17)连接;所述量仪步进电机驱动器(5)与量仪步进电机(14)连接;所述光栅尺控制器(6)与圆形光栅尺(12)连接;所述压电陶瓷驱动电源(7)与压电陶瓷(8)连接;所述压电陶瓷(8)与柔性铰链放大机构(9)连接;所述柔性铰链放大机构(9)与锥度调节悬臂(10)连接;所述锥度调节悬臂(10)是可旋转工件台(11)的一部分;所述可旋转工件台(11)上有圆形光栅尺(12)、旋转轴(13)、量仪步进电机(14)、量仪导轨(15)、量仪滚珠丝杆(16)、量仪(17)和工件后挡板(19);所述量仪(17)与量仪测量头(18)连接;所述工件后挡板(19)用于支承工件(21);所述工件(21)由左滚轮(20)和右滚轮(22)带动旋转;砂轮轴步进电机(27)与砂轮轴滚珠丝杆(25)连接;所述砂轮轴滚珠丝杆(25)与砂轮电主轴(24)连接;所述砂轮电主轴(24)沿砂轮轴导轨(26)运动;所述砂轮电主轴(24)上安装有砂轮(23)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:余忠华谢超汪虹李罡李啸镛
申请(专利权)人:浙江大学摩士集团股份有限公司
类型:实用新型
国别省市:

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