一种磨削温度的闭环控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种磨削温度的闭环控制系统，此系统包括机床、工件、无线温度传感器、无线接收模块、电荷放大器、信号采集卡、控制软件、流量自调阀、冷却油站、流量泵、冷却管路、温度传感器、数控系统。本发明专利技术可以在线对工件表面的温度进行精确控制，确保磨削加工的精度和表面质量，提高砂轮的使用寿命。为同一材料的工件的磨削加工提供数据支持。可以将不同材料试件的试验数据整理记录，作为磨削加工时各种参数设置的参考资料。这样可以实现对冷却液进行自动调节，最大限度的节省冷却液，降低冷却液对环境的污染，降低成本。

A Closed-loop Control System for Grinding Temperature

The invention discloses a closed-loop control system of grinding temperature, which includes machine tool, workpiece, wireless temperature sensor, wireless receiving module, charge amplifier, signal acquisition card, control software, flow self-regulating valve, cooling oil station, flow pump, cooling pipeline, temperature sensor and numerical control system. The invention can accurately control the temperature of the workpiece surface on-line, ensure the precision and surface quality of grinding process, and improve the service life of grinding wheel. Provide data support for grinding of workpieces of the same material. The test data of different material samples can be collated and recorded as reference materials for setting various parameters in grinding process. In this way, the coolant can be adjusted automatically, the coolant can be saved to the maximum extent, the pollution of the coolant to the environment can be reduced, and the cost can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种磨削温度的闭环控制系统
本专利技术属于磨削
，涉及一种闭环控制系统，尤其涉及一种针对磨削温度进行闭环控制的系统。
技术介绍
磨削加工过程非常复杂，首先，磨削加工过程中参与切削工件材料的磨粒数量众多，由于制造的原因也使得其几何形状极不规则，并且在砂轮上呈现随机分布状态。其次磨削加工中的磨削速度及磨削区的温度极高，工件材料在这种高应变率、高温下呈现出的材料性能也非常复杂而砂轮上磨粒的磨损、磨粒的切削性能也受到很大的影响，并且这些因素之间相互耦合。最后，由于磨削加工过程中磨削区温度极高，为了确保砂轮的切削性能及避免工件的烧伤，故常常加入冷却液，但冷却液在磨削区中的形态异常复杂有时甚至会到达沸腾状态，其在磨削区各个部位的传热性能也各不相同。另外，在磨削区中加入冷却液相当于对工件进行了淬火热处理，因此会影响工件的表面质量，在工件表面形成残余应力。同其他加工相比，磨削过程对于去除单位体积材料需要极高的能量输入，这些能量几乎全部转化为热量集中在磨削区内，导致磨削区的温度急剧上升，且在表面层形成极大的温度梯度。其中大约60％-95％的热量传入工件，仅有不到10％的热量被切屑带走。这些传入工件的热量在磨削过程中来不及传入工件深处，而聚集在表面层里形成局部高温。工件表面温度常可高达1000℃以上，在表面层形成极大的温度梯度(可达600-1000℃)，所以，磨削的热效应对工件表面质量和使用性影响极大，其结果将导致零件的抗磨性能降低，应力锈蚀的灵敏性增加、抗疲劳性变差，从而降低零件的使用寿命和工作性能。此外，磨削周期中工件的累积温升，也会导致工件产生尺寸误差和形状误差。磨削区的磨削热也影响砂轮的使用寿命研究工作上磨削区的温度分布状况，是研究磨削机理和0被磨零件表面完整性的总要问题。磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受磨削热的影响。磨削液分为两大类：油基磨削液和水基磨削液。油基磨削液润滑性优于水基磨削液，但水基磨削液冷却效果好。在超高速条件下，为了实现对磨削区的冷却，冲走切屑，磨削液的喷注必须具有足够大的动量，以冲破砂轮周围的高速气流，使磨削液抵达磨削区。故与普通磨削相比，磨削液的流量、压力均成倍增加。此外，为了保证，超高速磨削的表面质量，提高磨削液的利用率，减少磨削液中残留杂质对加工质量及机床的不良影响，必须采用一套高效率、高过滤精度的磨削液过滤系统，从喷嘴喷注在砂轮上的磨削液，会在强大离心力的作用下形成严重的油雾，所以超高速磨床还要把磨削区封闭起来，并要及时抽出油雾，然后利用离心和静电的方法进行油气分离。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种磨削温度的闭环控制系统，该系统可以精确的控制工件表面的温度，保证磨削加工的精度和表面质量，并提高了冷却液的利用率，降低了环境污染，节约了成本。为解决上述问题，本专利技术提供了一种磨削温度的闭环控制系统，包括：机床、工件、无线温度传感器、无线接收模块、电荷放大器、信号采集卡、控制软件、流量自调阀、冷却油站、流量泵、冷却管路、温度传感器、数控系统；将无线温度传感器预埋在工件里，将工件装夹到机床上，在正常磨削加工时，无线接收模块会接收无线温度传感器接传出的信号，经电荷放大器放大后信号采集卡采集并传输给控制中心，控制中心会根据信号采集卡采集的信号预测温度的变化趋势，并通过控制软件调节流量自调阀的开度，通过对冷却液流量的调节来控制工件表面的温度，在冷却液的油站中也装有无线温度传感器，油站内的冷却液温度会经过电荷放大器、信号采集卡到达控制中心，控制中心的控制软件经过计算两个温度的差值从而对流量自调阀进行精确的调节。若，单一调节流量对工件表面的温度调控的速度较慢，控制中心会对机床的数控系统进行通讯，修改磨削的参数，进而通过两个通道来实现对工件表面温升的精确控制。本专利技术的优点是和效果是：本专利技术可以实现对工件表面温升实现精确控制，保证加工精度和工件的表面质量，对于加工同一批量的零件有很重要的指导意义，可以大幅的降低成本，减少污染。附图说明图1为本专利技术的系统控制流程示图。图2为本专利技术的试件结构示意图。图3为本专利技术的无线温度传感器与试件组装示意图。图4为本专利技术的测试流程示意图。具体实施方式见图1-2，专利技术的一种磨削温度闭环控制系统，包括：工件1、无线温度传感器2、无线接收模块3、电荷放大器4、信号采集卡5、控制软件6、流量自调阀7、冷却液油站8、温度传感器9、数控系统10、机床六爪卡盘11、砂轮系统12、冷去管道13和流量泵14。上述方案中，所述的无线温度传感器2预埋在工件1中，所述工件1通过机床六爪卡盘11装夹到机床上，所述的无线接收模块3接收无线温度传感器的信号，所述的电荷放大器4通过导线与无线接收模块3相连，所述的信号采集卡5通过导线与电荷放大器4相连，所述的控制软件6通过导线与信号采集卡5相连，所述的流量自调阀7通过导线与控制软件6相连，所述的流量泵14通过冷却管道与流量自调阀7相连，所述的冷却液油站8通过冷却管道与流量泵14相连，所述的温度传感器9内嵌在冷却液油站8中并通过导线与电荷放大器4相连，所述的数控系统10通过导线与控制软件6相连。所述的数控系统10通过设置磨削参数来调节砂轮系统12。实际操作时，先将无线温度传感器2预埋在工件1中，并将工件装夹到机床的六爪卡盘上，在机床外部，无线接收模块3接收无线温度传感器的信号，电荷放大器4通过导线与无线接收模块3相连，信号采集卡5通过导线与电荷放大器4相连，控制软件通过导线与信号采集卡5相连，流量自调阀7通过导线与控制软件6相连，流量自调阀7通过冷却管道与流量泵14相连，冷却液油站8通过管道与流量泵14相连，温度传感器9内嵌在冷却液油站8中并通过导线与电荷放大器4相连，数控系统10通过导线与控制软件6相连。打开控制软件，设定磨削工件表面的温度值，打开数控系统，设置磨削参数，启动机床开始磨削加工。系统会自动控制工件表面的温升。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磨削温度闭环控制系统，其特征在于：包括工件(1)、无线温度传感器(2)、无线接收模块(3)、电荷放大器(4)、信号采集卡(5)、控制软件(6)、流量自调阀(7)、冷却液油站(8)、温度传感器(9)、数控系统(10)、机床六爪卡盘(11)、砂轮系统(12)、冷去管道(13)和流量泵(14)；无线温度传感器(2)预埋在工件(1)中，所述工件(1)通过机床六爪卡盘(11)装夹到机床上，所述的无线接收模块(3)接收无线温度传感器的信号，所述的电荷放大器(4)通过导线与无线接收模块(3)相连，所述的信号采集卡(5)通过导线与电荷放大器(4)相连，所述的控制软件(6)通过导线与信号采集卡(5)相连，所述的流量自调阀(7)通过导线与控制软件(6)相连，所述的流量泵(14)通过冷却管道与流量自调阀(7)相连，所述的冷却液油站(8)通过冷却管道与流量泵(14)相连，所述的温度传感器(9)内嵌在冷却液油站(8)中并通过导线与电荷放大器(4)相连，所述的数控系统(10)通过导线与控制软件(6)相连；所述的数控系统(10)通过设置磨削参数来调节砂轮系统(12)。

【技术特征摘要】
1.一种磨削温度闭环控制系统，其特征在于：包括工件(1)、无线温度传感器(2)、无线接收模块(3)、电荷放大器(4)、信号采集卡(5)、控制软件(6)、流量自调阀(7)、冷却液油站(8)、温度传感器(9)、数控系统(10)、机床六爪卡盘(11)、砂轮系统(12)、冷去管道(13)和流量泵(14)；无线温度传感器(2)预埋在工件(1)中，所述工件(1)通过机床六爪卡盘(11)装夹到机床上，所述的无线接收模块(3)接收无线温度传感器的信号，所述的电荷放大器(4)通过导线与无线接收模块(3)相连，所述的信号采集卡(5)通过导线与电荷放大器(4)相连，所述的控制软件(6)通过导线与信号采集卡(5)相连，所述的流量自调阀(7)通过导线与控制软件(6)相连，所述的流量泵(14)通过冷却管道与流量自调阀(7)相连，所述的冷却液油站(8)通过冷却管道与流量泵(14)相连，所述的温度传感器(9)内嵌在冷却液油站(8)中并通过导线与电荷放大器(4)相连，所述的数控系统(10)通过导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，陈魁，刘志峰，赵永胜，薛殊飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11