一种数控精密内圆磨床及其加工控制方法技术

本发明专利技术公开了一种数控精密内圆磨床及其加工控制方法，该磨床包括床身、车头、磨削模块和电控装置，该磨床还包括横向滑板机构和纵向滑板机构，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头设置在横向滑板结构的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块和锥面磨削模块，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构；该方法细化加工阶段并根据最佳磨削工艺曲线设定合适的加工参数，可编程序控制器根据可靠的参数设定完成精磨加工，本发明专利技术可提高内圆磨床的加工效率和精度，尤其适用于内孔和锥面均需精磨的零件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机加工设备领域，尤其是涉及一种数控精密内圆磨床加工控制 方法。
技术介绍
许多机械零件的加工精度要求较高，普通磨床不能达到要求。例如，柴油 发动机上喷油嘴零件，其特点是内孔及内锥面的形状精度、孔与锥面的同心度、 表面粗糙度要求较高。现有技术中对于类似柴油发动机上喷油嘴零件的内孔及 锥面的精加工，有采用镗削+研磨的工艺的，也有采用液压机械式双工位磨床磨削工艺的；采用镗削+研磨的工艺的缺陷是效率低、清洗困难。采用液压机械式 双工位磨床磨削工艺的缺陷是尺寸精度不易控制、调整繁琐、加工出的工件圆 度、粗糙度、尺寸分散等参数的稳定性差。另外，目前公知的数控内圆磨床加 工时都采用粗磨、修整砂轮、精磨的三步法进行。在粗磨和精磨时不论进给尺 寸大小，磨床都是按同一进给速度一次走完，其间磨具速度也是固定的不可调 整。而且修整砂轮时，磨具速度与粗磨、精磨时的速度相同。上述现有的磨削 控制方法存在以下问题和缺点1、不能适应最佳磨削工艺化的要求；2、不能 解决磨削中产生热量过多而导致的工件过热烫手问题；3、不能适应不同材料的 砂轮需要不同的修整转速问题；4、也会带来加工出的工件圆度、粗糙度、尺寸 分散等参数不稳定问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种数控精密内圆磨床，提高加工效率 和精度。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案-本专利技术的数控精密内圆磨床包括床身、车头、磨削模块、电控装置、横向 滑板机构和纵向滑板机构，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头设置在横向滑板结构的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块和锥面磨削模块，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构。进一步，所述车头的主轴采用动静压轴承支撑的主轴结构。 进一步，该磨床还包括中孔修整器部件和锥面修整器部件。 进一步，所述的电控装置包括人机界面装置和可编程序控制器，该人机界面与可编程序控制器相连，该可编程序控制器内嵌有精密磨削工艺控制程序。 进一步，所述伺服电机均为由伺服驱动器驱动的交流伺服电机，所述可编程序控制器通过伺服驱动器控制所述交流伺服电机。进一步，所述磨具旋转驱动机构的供电装置包括有变频器，所述变频器与所述可编程序控制器相连。进一步，所述往复驱动机构采用偏心结构往复驱动装置。 本专利技术的另一目的是提供一种采用所述数控精密内圆磨床提高磨削加工效率和精度加工方法。为达到上述目的，本专利技术的方法将磨削工序中的粗磨阶段和精磨阶段分别分成若干细化磨削阶段，针对每个细化磨削阶段根据最佳磨削工艺曲线设定对应的加工参数，可编程序控制器根据所设定的各个细化磨削阶段的加工参数控制进给尺寸、进给速度和磨具旋转速度。进一步，通过人机界面装置设定所述的加工参数；通过调整变频器的输出频率控制所述磨具旋转速度。进一步，将磨削工序中需要的磨具修整阶段插入到若干所述的细化磨削阶段之后，同时根据最佳磨削工艺的需要设定对应的修整参数，可编程序控制器 根据所设定修整参数控制磨具修整阶段的磨具修整速度 本专利技术的有益效果是本专利技术的磨床是一台模块化的两轴数控内圆磨床，即用于装夹工件的车头 和包括磨具的磨削模块分别在X轴和Y轴的进给运动(即横向的、纵向的进给 运动)均是采用数控伺服电机驱动和滚珠丝杠传动，提高了磨具和工件的进给 精度；磨削滑板机构和纵向滑板机构形成双层滑板机构，其中纵向滑板结构完成磨具Y轴的进给运动，磨削滑板机构完成磨具在磨削工位的往复直线运动，此种结构有利于提高进给效率并保持加工精度；在纵向滑板结构上设置两套磨削模块即中孔磨削模块和锥面磨削模块，从而形成双工位加工，可以进一步提高加工效率和精度。本专利技术的方法基于本专利技术的磨床，将加工阶段细化成若干小阶段，根据最佳磨削工艺曲线设定适合各个小阶段的加工参数，可编程序控制器内嵌的精密磨削工艺控制程序调用合适的加工参数控制机床重要部件的运行从而实现精磨磨削加工。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显 而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可 以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获 得。附图说明图l为本专利技术的主视图。 图2为本专利技术的俯视图。 图3为本专利技术的逻辑功能框图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。如附图1和图2所示，本实施例的数控精密内圆磨床包括床身1、车头3、 磨削模块、电控装置9、横向滑板机构2和纵向滑板机构8，其中每套滑板机构 均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头3设置在横向滑板结构2的 滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块7和锥面磨削模块6，其中每套磨削模 块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每 套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构，本实 施例中磨具即为砂轮。本实施例的磨床还包括中孔修整器部件4和锥面修整器 部件5，用于磨削加工过程中磨具的修整。本实施例中，所述车头3的主轴采用 动静压轴承支撑的主轴结构。所述的电控装置9包括人机界面装置和可编程序 控制器，该人机界面与可编程序控制器相连，该可编程序控制器内嵌有精密磨 削工艺控制程序。所述伺服电机均为由伺服驱动器驱动的交流伺服电机，所述 可编程序控制器通过伺服驱动器控制所述交流伺服电机。所述磨具旋转驱动机 构的供电装置包括有变频器，所述变频器与所述可编程序控制器相连。所述往 复驱动机构采用偏心机构往复驱动装置。结合图3所示逻辑功能框图可知，本实施例的磨床没有使用标准数控系统， 而是采用人机界面、可编程序控制器、交流伺服、变频器等组成的非标准数控 系统，人机界面通过RS232接口与可编程序控制器双向通讯，可编程序控制器 和变频器通过RS485接口通讯，可编程序控制器高速脉冲输出端子接交流伺服 驱动器的脉冲输入端子实现定位脉冲串的传输。通过人机界面软件包开发适合 数控磨床的用户界面程序，通过可编程序控制器软件包开发出所述精密磨削工 艺控制程序，然后分别下载到人机界面和可编程序控制器后即可实现对数控磨 床的各种控制。在开发精密磨削工艺控制程序时，基于本磨床的模块化结构， 我们即可分段加工的设计理念，即采取将一定尺寸的粗磨和精磨量分成若干段的处理方法，每一小段有自己独立的进给尺寸、进给速度和砂轮线速度，但各 段尺寸相加的和等于粗磨和精磨尺寸。通过人机界面可以很方便的输入各段的进给尺寸、进给速度和变频器的工作频率，人机界面通过RS232接口自动将各 种参数值写入可编程序控制器，自动工作时可编程序控制器通过RS485接口控 制变频器按各段设定好的频率自动运行，可编程序控制器按照各段设定好的进 给尺寸和进给速度自动发出定位脉冲串，交流伺服驱动器接收到定位脉冲后自 动驱动伺服电机完成进给动作。在修整砂轮时，也可以通过人机界面设定好修 整时变频器的工作频率，从而达到控制砂轮线速度的目的。在每一段进给完成 之后，可以加入几秒延时时间，使工件得到充分冷却。具体实施时，人机界面选用中达电通股份有限公司的DOP-AE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控精密内圆磨床，包括床身、车头、磨削模块和电控装置，其特征在于：该磨床还包括横向滑板机构和纵向滑板机构，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头设置在横向滑板结构的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块和锥面磨削模块，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑峰，沙杰，曹志中，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]