数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统，特征是：包括数控磨床主机和深孔尺寸和形状在位测量装置，数控磨床主机的床身上设置X轴进给系统和Z轴进给系统；所述Z轴进给系统包括Z轴导轨、滑动设置于Z轴导轨的工作台和Z轴驱动装置；所述X轴进给系统包括X轴导轨、滑动设置于X轴导轨的主轴箱安装座和X轴驱动装置；在所述主轴箱安装座上安装砂轮主轴箱，砂轮主轴箱的动力输出端连接磨杆。所述深孔尺寸和形状在位测量装置包括测杆、X轴光栅尺和Z轴光栅尺，测杆安装在主轴箱安装座上，测杆头部设置测针。本实用新型专利技术将机床的精密加工与在线测控结合，替代部分三坐标检测功能，提高深孔测量和加工效率及加工过程可控性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统，属于数控磨床设备和测量监控装置

技术介绍
现有技术中，采用普通手动式深孔磨床和普通数控深孔磨床进行大深径比复杂型腔内孔加工时，采用反复测量和磨削的方式，手工测量、砂轮对刀和加工误差修正等完全依赖于操作者的经验。现有加工方式的缺点在于：精确性和可靠性差、费时费力，存在加工精度和表面质量一致性差，加工效率低、劳动强度大及成品率低等问题。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统，结构简单、紧凑、加工制造方便，能够保证深孔测量和砂轮对刀的精确性和可靠性，提高深孔测量和加工效率及加工过程可控性，实现大深径比复杂型腔内孔高质高效精密磨削加工。按照本技术提供的技术方案，一种数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，特征是：包括数控磨床主机和深孔尺寸和形状在位测量装置；所述数控磨床主机的床身上端面设置X轴进给系统和Z轴进给系统；所述Z轴进给系统包括Z轴导轨、滑动设置于Z轴导轨上的工作台、以及驱动工作台沿Z轴导轨滑动的Z轴驱动装置，在工作台上安装床头箱和用于支撑工件的中心架和砂轮修整器，床头箱上设置用于夹持工件的卡盘和工件电机；所述X轴进给系统包括与Z轴导轨垂直设置的X轴导轨、滑动设置于X轴导轨上的主轴箱安装座、以及驱动主轴箱安装座沿X轴导轨滑动的X轴驱动装置；在所述主轴箱安装座上安装砂轮主轴箱，在砂轮主轴箱的动力输出端连接磨杆，磨杆端部设置砂轮。进一步的，所述深孔尺寸和形状在位测量装置包括测杆、X轴光栅尺和Z轴光栅尺，X轴光栅尺设置于主轴箱安装座上，Z轴光栅尺设置于工作台上；所述测杆安装在主轴箱安装座上，测杆与磨杆的轴线平行并位于同一水平面内，在测杆的头部设置三根在180°范围内均布分布的测针，测针的轴线水平放置，测针的端部设置测头。进一步的，在所述工作台的两端和主轴箱安装座的两端分别设置限位开关。进一步的，在所述工件上方设置用于检测工件与砂轮接触及磨削过程中声发射信号变化的声发射监控装置。所述数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化控制系统，其特征是：包括数控系统和数控磨床主机，数控系统包括运动控制卡和数据采集卡；所述运动控制卡连接信号分配转接模块，信号分配转接模块连接信号转接板，信号转接板的输出端连接X轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器和工件轴电机变频器，X轴伺服驱动器的输出端连接X轴进给电机，Z轴伺服驱动器连接Z轴进给电机，工件轴电机变频器连接工件电机；限位开关、测杆和声发射监控装置的信号输出端连接标准输入信号转接板的输入端，标准输入信号转接板的输出端连接信号分配转接模块。进一步的，所述数控系统包括通讯接口，通讯接口与变频器连接，变频器连接砂轮主轴电机。进一步的，所述声发射监控装置通过通讯接口连接数控系统。进一步的，所述X轴进给电机和Z轴进给电机上分别设置X轴进给电机编码器和Z轴进给电机编码器X轴进给电机编码器连接X轴伺服驱动器，Z轴编码器连接Z轴伺服驱动器。进一步的，所述数控系统包括人机交互设备。进一步的，所述信号分配转接模块连接手脉。本技术所述数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统，在数控深孔磨床的基础上，集成深孔在位测量系统以及实时监控系统，在磨削前后对深孔尺寸和形状进行在位测量，在磨削过程中对砂轮接触状态和磨削状态进行实时监控，保证深孔测量和砂轮对刀的精确性和可靠性差；本技术将机床的精密加工与在线测控结合，替代了部分三坐标检测功能，提高深孔测量和加工效率及加工工程可控性，实现大深径比复杂型腔内孔高质高效精密磨削加工。附图说明图1为本技术所述数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置的示意图。图2为本技术所述数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化控制系统的框图。图3为工件深孔直径测量示意图。图4为工件深孔直径测量参数示意图。图5为工件深孔台阶面测量示意图。图6为工件过渡圆弧测量示意图。图7为工件过渡圆弧测量结果示意图。图中标号：数控磨床主机1、床身11、X轴进给系统12、Z轴进给系统13、床头箱14、中心架15、卡盘16、砂轮修整器17、测杆18、X轴光栅尺19、Z轴光栅尺20、X轴导轨121、主轴箱安装座122、砂轮主轴箱123、磨杆124、砂轮125、Z轴导轨131、工作台132、测针181、工件2、数控系统200、运动控制卡201、数据采集卡202、通讯接口203、人机交互设备204、信号分配转接模块205、标准输入信号转接板206、信号转接板207、X轴伺服驱动器208、Z轴伺服驱动器209、工件轴电机变频器210、X轴进给电机211、Z轴进给电机212、工件电机213、X轴进给电机编码器214、Z轴进给电机编码器215、限位开关216、声发射监控装置217、手脉218、变频器219、砂轮主轴电机220、通用输入/输出信号转接板221、操作台面板222。具体实施方式下面结合具体附图对本技术作进一步说明。如图1所示：本技术所述数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，包括数控磨床主机1和深孔尺寸和形状在位测量装置，数控磨床主机1的床身11采用“T”形布局卧式结构，床身11的上端面设置X轴进给系统12和Z轴进给系统13；所述Z轴进给系统13包括Z轴导轨131、滑动设置于Z轴导轨131上的工作台132、以及驱动工作台132沿Z轴导轨131滑动的Z轴驱动装置；在所述工作台132上安装床头箱14和用于支撑工件2的中心架15和砂轮修整器17，床头箱14上设置用于夹持工件2的卡盘16；所述X轴进给系统12包括与Z轴导轨131垂直设置的X轴导轨121、滑动设置于X轴导轨121上的主轴箱安装座122、以及驱动主轴箱安装座122沿X轴导轨121滑动的X轴驱动装置；在所述主轴箱安装座122上安装砂轮主轴箱123，在砂轮主轴箱123的动力输出端连接磨杆124，磨杆124端部设置砂轮125。所述Z轴驱动装置采用Z轴伺服驱动器209和Z轴进给电机212；所述X轴驱动装置采用X轴伺服驱动器208和X轴进给电机211；所述砂轮主轴箱123中设置砂轮主轴电机220；所述床头箱14中设置工件电机213。本技术所述数控磨床主机1能够实现大深径比复杂型腔内孔圆柱面、台阶面和圆弧面等特征表面的磨削。主要功能有以下几种：（1）深孔圆柱面磨削：采用砂轮磨削运动、工件旋转进给运动、砂轮沿X轴分步进给和Z轴往复运动的方式进行；（2）深孔台阶过渡圆弧面磨削：利用有端面圆弧的砂轮成型，采用砂轮磨削运动、工件旋转进给运动、砂轮沿X轴分步进给和沿Z轴定程运动的方式进行；（3）深孔较大半径圆弧面磨削：利用有端面圆弧的砂轮成型，采用砂轮磨削运动、工件旋转进给运动以及X轴和Z轴插补运动方式进行。在所述工作台132的两端和主轴箱安装座122的两端分别设置限位开关216。在所述工件2上方设置用于检测工件与砂轮接触及磨削过程中声发射信号变化的声发射监控装置217。所述深孔尺寸和形状在位测量装置包括测杆18、X轴光栅尺19和Z轴光栅尺20；测杆18安装在主轴箱安装座122上；X轴光栅尺19设置于主轴箱安装座122上，用于精确测量磨杆124的移动距离；Z轴光栅尺20设置于工作台132上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，其特征是：包括数控磨床主机（1）和深孔尺寸和形状在位测量装置；所述数控磨床主机（1）的床身（11）上端面设置X轴进给系统（12）和Z轴进给系统（13）；所述Z轴进给系统（13）包括Z轴导轨（131）、滑动设置于Z轴导轨（131）上的工作台（132）、以及驱动工作台（132）沿Z轴导轨（131）滑动的Z轴驱动装置，在工作台（132）上安装床头箱（14）和用于支撑工件（2）的中心架（15）和砂轮修整器（17），床头箱（14）上设置用于夹持工件（2）的卡盘（16）和工件电机（213）；所述X轴进给系统（12）包括与Z轴导轨（131）垂直设置的X轴导轨（121）、滑动设置于X轴导轨（121）上的主轴箱安装座（122）、以及驱动主轴箱安装座（122）沿X轴导轨（121）滑动的X轴驱动装置；在所述主轴箱安装座（122）上安装砂轮主轴箱（123），在砂轮主轴箱（123）的动力输出端连接磨杆（124），磨杆（124）端部设置砂轮（125）。

【技术特征摘要】
1.一种数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，其特征是：包括数控磨床主机（1）和深孔尺寸和形状在位测量装置；所述数控磨床主机（1）的床身（11）上端面设置X轴进给系统（12）和Z轴进给系统（13）；所述Z轴进给系统（13）包括Z轴导轨（131）、滑动设置于Z轴导轨（131）上的工作台（132）、以及驱动工作台（132）沿Z轴导轨（131）滑动的Z轴驱动装置，在工作台（132）上安装床头箱（14）和用于支撑工件（2）的中心架（15）和砂轮修整器（17），床头箱（14）上设置用于夹持工件（2）的卡盘（16）和工件电机（213）；所述X轴进给系统（12）包括与Z轴导轨（131）垂直设置的X轴导轨（121）、滑动设置于X轴导轨（121）上的主轴箱安装座（122）、以及驱动主轴箱安装座（122）沿X轴导轨（121）滑动的X轴驱动装置；在所述主轴箱安装座（122）上安装砂轮主轴箱（123），在砂轮主轴箱（123）的动力输出端连接磨杆（124），磨杆（124）端部设置砂轮（125）。2.如权利要求1所述的数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，其特征是：所述深孔尺寸和形状在位测量装置包括测杆（18）、X轴光栅尺（19）和Z轴光栅尺（20），X轴光栅尺（19）设置于主轴箱安装座（122）上，Z轴光栅尺（20）设置于工作台（132）上；所述测杆（18）安装在主轴箱安装座（122）上，测杆（18）与磨杆（124）的轴线平行并位于同一水平面内，在测杆（18）的头部设置三根在180°范围内均布分布的测针（181），测针（181）的轴线水平放置，测针（181）的端部设置测头。3.如权利要求1所述的数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，其特征是：在所述工作台（132）的两端和主轴箱安装座（122）的两端分别设置限位开关（216）。4.如权利要求1所述的数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置，其特征是：在所述工件（2）上方设置用于检测工件与砂轮接触及磨削过程中声发射信号变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓明，谢振华，
申请(专利权)人：无锡市明鑫数控磨床有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32