一种基于恒力控制的砂带磨削实验台及其实验方法技术

本发明专利技术涉及砂带磨削技术领域，具体涉及一种基于恒力控制的砂带磨削实验台及其实验方法。其是基于恒力控制砂带磨削，具有可以标定局部材料去除率模型的系数和砂带轮与试件材料之间的相对模量的功能；它还可以验证材料去除量预测的准确性。本实验台由砂带机、夹持装置、压力传感器、数控导轨和控制软件组成，与压力传感器相连接的四角卡盘可夹持试件靠近并接触砂带进行磨削，压力传感器可实时测量试件与接触轮之间的压力并反馈给控制器，控制器将实测压力与事先设定的目标压力进行比较，根据二者间的偏差控制数控导轨按照一定的速度前进或后退，从而保持试件与砂带轮之间的接触压力不变，实验台能够实现夹持装置的X、Y、Z三个方向的自由移动。方向的自由移动。方向的自由移动。

【技术实现步骤摘要】
一种基于恒力控制的砂带磨削实验台及其实验方法


[0001]本专利技术涉及砂带磨削
，具体涉及一种基于恒力控制的砂带磨削实验台及其实验方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国科学技术的发展，国内制造水平不断提高，推动着机械加工装备向着高精度和高效率的方向不断发展。一些重大设备都需要高精度加工，比如航空发电机，燃气轮机等高端装备都是由数万种零部件组装而成，这些零件需要精密和超精密加工，精密问题影响着设备的使用寿命和安全问题。因此，提高各个零件的尺寸精度有助于提高设备的整体性能，加工精度问题是至关重要的。
[0003]机械加工方法中，数控砂带磨削加工效率高，加工范围广，针对性强，具有使用成本低，操作安全方便等众多优点，在机械制造业中广泛应用。砂带磨削技术最初用于手工粗磨抛光，随着砂带质量的提高和技术的发展，砂带磨削技术早已超越了其专利技术之初只能用于打磨抛光的局限，砂带制造技术的提高和新型耐磨磨料的出现，砂带磨削的效率、精度和寿命不断提高，逐步应用到半机械、机械化磨削加工中，到目前砂带磨削技术在精密或超精密加工中也得到了应用，砂带磨削技术也因此在现代装备制造业中的作用日益重要。
[0004]砂带磨削已成为制造业中高精度、高效率的工艺技术，能够加工重大设备中精密的零部件，但是砂带磨削技术仍有很多方面发展，很多问题急需解决或优化，砂带磨削问题就一直是值得关注的问题，在恒力磨削的基础上，实现更多有利于加工的功能，完善砂带磨削技术，提高砂带磨削的普遍性和可适用性，这也是砂带磨削技术要突破的重点和难点。本专利技术就是为了实现砂带磨削实验台的更多功能而提出的，它是基于恒力控制砂带磨削，具有可以标定局部材料去除率模型的系数和砂带轮与试件材料之间的相对模量的功能；它还可以验证材料去除量预测的准确性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种基于恒力控制的砂带磨削实验台及其实验方法。其是基于恒力控制砂带磨削，具有可以标定局部材料去除率模型的系数和砂带轮与试件材料之间的相对模量的功能；它还可以验证材料去除量预测的准确性。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于恒力控制的砂带磨削实验台，其特征在于：包括转速可调的砂带机、夹持装置、压力传感器、由步进电机驱动的数控导轨和控制器；砂带机的砂带与试件相接触，试件夹持于夹持装置上，夹持装置固设于压力传感器的中心位置，压力传感器设置于数控导轨上，数控导轨上设置有垫板，数控导轨实现夹持装置的横向、纵向和竖直三个方向的自由移动，压力传感器与垫板之间设置有弹簧，压力传感器实时测量试件与砂带轮之间的压力并通过数据线反馈给控制器，压力传感器、数控导轨和砂带机通过控制器控制。
[0007]进一步，转速可调的砂带机包括砂带轮、张紧轮、驱动轮和砂带，所述的砂带饶设
于砂带轮、张紧轮、驱动轮上，驱动轮通过驱动电机带动使砂带做闭环传动。
[0008]进一步，夹持装置包括四爪卡盘和连接杆，四爪卡盘和连接杆连接，试件夹持于四爪卡盘上，连接杆设置于压力传感器的中心。
[0009]进一步，砂带轮、张紧轮、驱动轮的中心面位于同一平面。
[0010]进一步，数控导轨设置于工作台上。
[0011]一种基于恒力控制的砂带磨削实验台的实验方法为：
[0012]首先试件安装在夹持装置上，将砂带套在张紧轮和驱动轮的表面并进行张紧和调正后，控制器预设好目标压力及磨削时间，开始工作后，试件在三个导轨上进行横向、纵向和竖直三个方向的自由，使得试件的中心与砂带轮的中心处于同一水平；通过调节驱动轮的转速改变砂带的线速度，与压力传感器相连接的四角卡盘可夹持试件靠近并接触以高速运动的砂带进行磨削；压力传感器实时测量试件与砂带轮之间的压力并反馈给控制器，控制器将实测压力与事先设定的目标压力进行比较，当试件与砂带轮之间的压力大于或小于预设定压力时，根据二者间的偏差控制数控导轨按照一定的速度运动前进或后退，从而保持试件与砂带轮之间的接触压力不变；数控导轨将对试件磨耗、机器振动等因素导致的接触压力变化进行自动补偿，并在达到磨削时间后自动撤去压力，最终完成对试件的精密磨削加工。
[0013]本专利技术具有以下优点：
[0014]1)本专利技术通过压力传感器实现恒力控制砂带磨削，压力传感器可实时测量试件与砂带轮之间的压力并反馈给控制器，控制器将实测压力与事先设定的目标压力进行比较，根据二者间的偏差控制数控导轨按照一定的速度前进或后退，从而保持试件与砂带轮之间的接触压力不变，完成对试件的精密磨削加工。
[0015]2)本专利技术压力传感器与垫板纸件设置弹簧，为夹持装置提供缓冲，提高接触压力控制精度。
[0016]3)本专利技术设置有3个模组，可实现三个方向运动的三维数控模组。
[0017]4)本专利技术基于恒力控制砂带磨削，可以标定局部材料去除率模型的系数和砂带轮与试件材料之间的相对模量；它也可以验证材料去除量预测的准确性。
[0018]5)本专利技术实验台的结构简单，易于操作，且涉及的组件均容易得到，无需昂贵的仪器。
[0019]6)本专利技术可根据实验所需提前设定好磨削压力，能够实现人机交互功能，为实际磨削实验需求提供了便利。
[0020]7)本专利技术保证了磨削试验过程中的接触压力的基本恒定，实现了试件的恒力磨削，有效避免了因砂带与试件之间压力过大而造成砂带严重磨损的情况，同时利于缓解砂带摩擦热的积聚，增加了砂带的使用寿命。
附图说明
[0021]图1本专利技术的结构示意图；
[0022]图2本专利技术具有缓冲结构的夹持装置；
[0023]图3本专利技术砂带机结构图；
[0024]图4PID控制算法原理；
[0025]图5基于PID算法的恒力砂带磨削控制器；
[0026]图6椭圆形接触区域的压强分布；
[0027]图7待磨削试件的磨削路径及检测点分布；
[0028]附图标记：1
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控制器，2
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数控导轨，3
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压力传感器，4
‑
夹具，5
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垫板，6
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弹簧，7
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连接杆，8
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四爪卡盘，9
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试件，10
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螺栓，11
‑
数据线，12
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工作台，13
‑
砂带轮，14
‑
砂带，15
‑
张紧轮，16
‑
驱动轮，17
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底座。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。
[0030]本专利技术为了实现砂带磨削实验台的更多功能而提出的，是基于恒力控制砂带磨削，具有可以标定局部材料去除率模型的系数和砂带轮与试件材料之间的相对模量的功能，它还可以验证材料去除量预测的准确性。
[0031]本专利技术一种基于恒力控制的砂带磨削实验台，如图1所示，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于恒力控制的砂带磨削实验台，其特征在于：包括转速可调的砂带机、夹持装置、压力传感器（3）、由步进电机驱动的数控导轨（2）和控制器（1）；砂带机的砂带（13）与试件（9）相接触，试件（9）夹持于夹持装置上，夹持装置固设于压力传感器（3）的中心位置，压力传感器（3）设置于数控导轨（2）上，数控导轨（2）上设置有垫板（5），数控导轨（2）实现夹持装置的横向、纵向和竖直三个方向的自由移动，压力传感器（3）与垫板（5）之间设置有弹簧（6），压力传感器（3）实时测量试件（9）与砂带轮（13）之间的压力并通过数据线（11）反馈给控制器（1），压力传感器（3）、数控导轨（2）和砂带机通过控制器（1）控制。2.根据权利要求1所述的一种基于恒力控制的砂带磨削实验台，其特征在于：所述的转速可调的砂带机包括砂带轮（13）、张紧轮（15）、驱动轮（16）和砂带（14），所述的砂带（14）饶设于砂带轮（13）、张紧轮（15）、驱动轮（16）上，驱动轮（16）通过驱动电机带动使砂带（14）做闭环传动。3.根据权利要求1或2所述的一种基于恒力控制的砂带磨削实验台，其特征在于：所述的夹持装置包括四爪卡盘（8）和连接杆（7），四爪卡盘（8）和连接杆（7）连接，试件（9）夹持于四爪卡盘（8）上，连接杆（7）设置于压力传感器（3）的中心。4.根据权利要求3所述的一种基于恒力控制的砂带磨削实验台，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔虎，魏振兴，王旭凡，王子豪，许天航，邓瑞祥，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：