CN101474768B - 高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机床技术领域的高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其中：定位条固定在砂轮架工作台上，定位条设有V形槽，V型定位块固定在检测支座上，检测支座通过V型定位块和磁铁固定在定位条的V形槽中，LED发光管一端连接电源线，另一端通过控制线连接到调节套筒，调节套筒设置在检测支座中，调节螺母设置在调节套筒的右端，调节套筒的右端还设有端盖，调节螺母上固定一个刻度环，导向键通过锁紧螺钉固定在检测支座上，密封盖固定在检测支座上。本发明可以实现高硬度回转球面数控精密磨削过程中对被加工工件的实时检测与控制，大大提高了磨削效率，使用方便可靠、成本低廉、零件加工一致性好。

Description

高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置

技术领域

本发明涉及的是一种机床技术领域的检测装置，具体地说，涉及的是一种高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置。

背景技术

高硬度高精度球体是耐高温、耐高压、耐磨损球阀中的关键部件。由于这类球阀承受的工作条件十分恶劣，为了提高其耐高温和耐磨性能，通常在球阀的球体表面喷涂了耐磨强度很高的WC、Ni60等高硬度材料，表面硬度往往高于HRC60以上，有的甚至高达HRC75以上。另一方面，由于这种球阀一般都工作在高温、高压环境中，密封要求也相当高，在这种情况下，往往采取硬密封方式，球体的形状精度(球度)和表面粗糙度要求就非常高，这就给表面精密加工带来很大的困难。对于这种高硬度、高耐磨性材料一般采用采用金刚石或CBN磨料磨具的精密磨削加工方法。国内还没有通用的、标准的高硬度回转球面精密磨床，多数都采用一些专用的、非标准的磨削加工方法，主要有两种：一种是采用圆柱砂轮外圆磨削方式实现回转球面的磨削；另一种是采用碟形磨具切入磨削方式实现回转球面的磨削。普遍采用的是后一种方式。由于高硬度回转球面表面涂层厚度一般只有0.4-0.7mm，为了保证磨削表面涂层厚度不至于过渡磨削而失去涂层表面，为了保证加工零件的尺寸精度、减少反复停机检测的工时浪费，在磨削过程中对被加工零件进行实时监控检测是非常必须的。

目前，基本上都是在停机后以人工检测方式或通过停机后在线检测方式进行检测，均没有在磨削过程中的实时检测。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：200610050360.8，名称为：自动检测数控球面磨床，该磨床包括底座、床体、进给机构、工件夹持机构、磨头机构、液压系统、数控系统，主要是在床体上设有自动检测装置，该检测装置由检测元件、检测臂、驱动油缸及检测信号传输机构组成。该磨床主要是在机床上附加了自动检测装置，在停机后实现工件球径的在线检测，但不能实现在磨削过程中的在线实时检测，更不能实现磨削过程的实时检测控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高硬度回转球面数控精密磨削中的低成本实时检测装置，可以实现高硬度回转球面数控精密磨削过程中对被加工工件的实时检测与控制，即一旦被加工工件直径尺寸达到设定的尺寸，检测装置发出信号给控制系统使磨床自动后退并停机，无需在加工中途停机检测，一次就可以完成磨削加工，不但保证被加工工件尺寸的一致性，而且还大大提高了磨削效率。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括定位条、V型定位块、磁铁、检测支座、电源线、LED发光管、调节套筒、调节螺母、刻度环、端盖、导向键、锁紧螺钉、密封盖。其中：定位条固定在砂轮架工作台上，定位条设有V形槽，V型定位块固定在检测支座上，检测支座通过V型定位块和磁铁固定在定位条的V形槽中。LED发光管一端连接电源线，另一端通过控制线连接到调节套筒。调节套筒设置在检测支座中，调节螺母设置在调节套筒的右端，调节套筒的右端还设有端盖以限制轴向窜动，调节螺母上固定一个刻度环，通过转动刻度环从而转动调节螺母使调节套筒做轴向移动调节。导向键通过锁紧螺钉固定在检测支座上，密封盖固定在检测支座上。

所述调节套筒包括滚珠轴承、轴承支撑轴、轴承连接座、第二弹簧、第二导向杆、第二钢球、调节套筒本体、绝缘端盖、导电接触块、第一钢球、导向套、锁紧螺母、第一弹簧、第一导向杆、信号线。其中：第二导向杆设置在调节套筒本体中，调节套筒本体上部设有一个孔，第二钢球设置在该孔中，并通过螺钉轻压在第二导向杆的导向槽中，在第二钢球的导向下使第二导向杆在调节套筒本体中作轴向移动，滚珠轴承通过轴承支撑轴固定在第二导向杆左端的轴承连接座上，在第二弹簧的推动下第二导向杆的右端凸缘紧靠在调节套筒本体阶梯孔侧壁上，第一导向杆在第一弹簧的推动下紧靠在导向套内阶梯孔侧壁处，导向套与绝缘端盖之间为螺纹连接，旋转导向套可以在绝缘端盖中作轴向移动，以调节第一钢球与导电接触块之间的初始间隙，调节好以后第二导向杆右端上的导电接触块与第一导向杆左端的第一钢球用锁紧螺母锁紧，在导电接触块和第一钢球上分别有信号线引出，作为LED发光管的控制线。

使用时，由于待加工工件有一定厚度的加工余量，使压在被加工工件表面上滚珠轴承向右方向移动，推动与其相联的第二导向杆向右移动，使第二导向杆右端的导电接触块与第一导向杆左端的第一钢球接触并推动第一导向杆向右移动，在第一弹簧作用下使第一导向杆左端的第一钢球紧紧地压在第二导向杆右端的导电接触块上，导电接触块和第一钢球上信号线接通，在控制电路的控制下使两个LED发光管中的一个指示灯被点亮，表明被加工工件还未到加工尺寸。在加工过程中，随着被加工工件的加工余量逐渐减少，在第二弹簧的作用下，推动第二导向杆向左移动，这时第一导向杆也在第一弹簧的作用下向左移动，仍然使第一钢球紧紧地压在导电接触块上。当被加工工件的加工余量还剩0.005mm时，第一导向杆向左移动到了终端位置(导向套阶梯孔侧壁位置)不再向左移动，这时加工仍在进行，被加工工件的加工余量还在继续逐渐减少，第二导向杆还在继续逐渐向左移动，直至导电接触块与第一钢球完全分开，即与导电接触块和第一钢球相联的信号线断开，在一定控制电路的控制下使两个LED发光管中的另一个指示灯被点亮，表明被加工工件已加工到要求的加工尺寸，同时该控制信号也可作为控制砂轮架后退并停机的信号。

本发明与球面磨床的控制系统相结合可使加工精度控制在0.005mm以内，本发明从加工开始到加工结束无需中途停机检测，一次完成，具有效率高、使用方便可靠、成本低廉、零件加工一致性好等优点。

附图说明

图1为本发明的检测装置在球面磨削时的安装位置示意图；

图中：砂轮架工作台1、检测装置2、被加工工件3、砂轮磨头4。

图2为本发明的检测装置结构示意图；

图中：定位条5、V型定位块6、磁铁7、检测支座8、电源线9、LED发光管10、紧定螺钉11、调节套筒12、调节螺母13、刻度环14、固定螺钉15、端盖16、导向键17、锁紧螺钉18、密封盖19、固定螺钉20。

图3为本发明的检测装置中调节套筒结构示意图；

图中：滚珠轴承21、轴承支撑轴22、轴承连接座23、第二弹簧24、第二导向杆25、第二钢球26、调节套筒本体27、绝缘端盖28、导电接触块29、第一钢球30、导向套31、锁紧螺母32、第一弹簧33、第一导向杆34、信号线35。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作详细说明：本实施在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，图中：砂轮架工作台1、检测装置2、被加工工件3、砂轮磨头4等。检测装置2、砂轮磨头4放置在砂轮架工作台1上，与被加工工件3接触。

如图2所示，本实施例涉及的高硬度回转球面数控精密磨削中的低成本实时检测装置，即图1中所示的检测装置2，包括定位条5、V型定位块6、磁铁7、检测支座8、电源线9、LED发光管10、调节套筒12、调节螺母13、刻度环14、端盖16、导向键17、锁紧螺钉18、密封盖19。其中：定位条5固定在砂轮架工作台1上，V型定位块6通过螺钉固定在检测支座8上，在V型定位块6和磁铁7的作用下使检测支座8固定在定位条5的相应定位V形槽中。LED发光管10一端连接电源线9，另一端通过控制线连接到调节套筒12。调节套筒12通过紧定螺钉11、固定螺钉15安装在检测支座8中，调节螺母13以螺纹连接方式设置在调节套筒12的右端，调节套筒12的右端设置端盖16以限制轴向窜动，在调节螺母13上用螺钉固定一个刻度环14，通过转动刻度环14从而转动调节螺母13使调节套筒12做轴向移动调节。导向键17通过锁紧螺钉18固定在检测支座8上，导向键17起调节套筒12只做轴向移动的导向作用和固定作用，调节完毕后导向键17用锁紧螺钉18进行锁紧。密封盖19通过螺钉20固定在检测支座8上，对调节套筒12和检测支座8之间的滑动表面起保护作用。

本实施例中，定位条5有10个V形槽，相邻两个V形槽的中心距离为20mm，一般说来，相邻两种标准规格球阀球体的半径相差是20mm(例如2寸球阀球体外径为80mm，3寸球阀球体外径为120mm，它们半径差为20mm)，所以定位条5的10个V形槽就对应10种标准规格球阀球体直径的10种检测位置。

如图3所示，所述的调节套筒12包括滚珠轴承21、轴承支撑轴22、轴承连接座23、第二弹簧24、第二导向杆25、第二钢球26、调节套筒本体27、绝缘端盖28、导电接触块29、第一钢球30、导向套31、锁紧螺母32、第一弹簧33、第一导向杆34、信号线35。其中：第二导向杆25安装在调节套筒本体27中，在调节套筒本体27上部加工一个孔，把第二钢球26放入其中，并通过螺钉轻压在第二导向杆25的导向槽中，在第二钢球26的导向下使第二导向杆在调节套筒本体27中作轴向移动，滚珠轴承21通过轴承支撑轴22固定在第二导向杆25左端的轴承连接座23上，在没有安装工件时，在第二弹簧24的作用下，使第二导向杆25的右端凸缘紧靠在调节套筒本体27阶梯孔侧壁上。第一导向杆34在第一弹簧33的推动下紧靠在导向套31内阶梯孔侧壁处，导向套31与绝缘端盖28之间为螺纹连接，旋转导向套31可以在绝缘端盖28中作轴向移动，以调节第一钢球30与导电接触块29之间的初始间隙，即，这时第二导向杆25右端上的导电接触块29与第一导向杆34左端的第一钢球30处于断开位置(安装时两者之间的间隙为0.005mm)，调节好以后用锁紧螺母32锁紧，在导电接触块29和第一钢球30上分别有信号线35引出，作为LED发光管10的控制线。

本实施例中，调节套筒12安装在检测支座8中，考虑到一些非标准的球阀球体尺寸，可以通过带有刻度的调节螺母13进行轴向移动调节，调节范围±10mm，调节套筒12和调节螺母13的螺距为1mm，在调节螺母13的外圆一周刻有等距200条线，即调节螺母旋转一条刻度线就相当于调节套筒纵向移动0.005mm。

使用时，由于待加工工件有一定厚度的加工余量，使压在被加工工件3表面上的滚珠轴承21向右方向移动，推动与其相联的第二导向杆25向右移动，使第二导向杆25右端的导电接触块29与第一导向杆34左端的第一钢球30接触并推动第一导向杆34向右移动，在第一弹簧33作用下使第一导向杆34左端的第一钢球30紧紧地压在第二导向杆25右端的导电接触块29上，导电接触块29和第一钢球30上的信号线35接通，在一定控制电路的控制下使两个LED发光管10中的一个指示灯被点亮，表明被加工工件还未到加工尺寸。在加工过程中，随着被加工工件的加工余量逐渐减少，在第二弹簧24的作用下，推动第二导向杆25向左移动，这时第一导向杆34也在第一弹簧33的作用下向左移动，仍然使第一钢球30紧紧地压在导电接触块29上。当被加工工件的加工余量还剩0.005mm时，第一导向杆34向左移动到了终端位置(导向套31阶梯孔侧壁位置)不再向左移动，这时加工仍在进行，被加工工件3的加工余量还在继续逐渐减少，第二导向杆25还在继续逐渐向左移动，直至导电接触块29与第一钢球30完全分开，即与导电接触块29和第一钢球30相联的信号线35断开，在控制电路的控制下使两个LED发光管10中的另一个指示灯被点亮，表明被加工工件3已加工到要求的加工尺寸，该控制信号也可作为控制砂轮架后退并停机的信号。

Claims (6)

1.一种高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其特征在于包括定位条、V型定位块、磁铁、检测支座、电源线、LED发光管、调节套筒、调节螺母、刻度环、端盖、导向键、锁紧螺钉、密封盖，其中：定位条固定在砂轮架工作台上，定位条设有V形槽，V型定位块固定在检测支座上，检测支座通过V型定位块和磁铁固定在定位条的V形槽中，LED发光管一端连接电源线，另一端通过控制线连接到调节套筒，调节套筒设置在检测支座中，调节螺母设置在调节套筒的右端，调节套筒的右端还设有端盖，调节螺母上固定一个刻度环，导向键通过锁紧螺钉固定在检测支座上，密封盖固定在检测支座上。

2.根据权利要求1所述的高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其特征是，所述调节套筒包括滚珠轴承、轴承支撑轴、轴承连接座、第二弹簧、第二导向杆、第二钢球、调节套筒本体、绝缘端盖、导电接触块、第一钢球、导向套、锁紧螺母、第一弹簧、第一导向杆、信号线，其中：第二导向杆设置在调节套筒本体中，调节套筒本体上部设有一个孔，第二钢球设置在该孔中，并通过螺钉轻压在第二导向杆的导向槽中，滚珠轴承通过轴承支撑轴固定在第二导向杆左端的轴承连接座上，在第二弹簧的推动下第二导向杆的右端凸缘紧靠在调节套筒本体阶梯孔侧壁上，第一导向杆在第一弹簧的推动下紧靠在导向套内阶梯孔侧壁处，导向套与绝缘端盖螺纹连接，第二导向杆右端上的导电接触块与第一导向杆左端的第一钢球通过锁紧螺母锁紧，导电接触块和第一钢球上分别有信号线引出，作为LED发光管的控制线。

3.根据权利要求2所述的高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其特征是，所述第二导向杆在第二钢球的导向下在调节套筒本体中作轴向移动。

4.根据权利要求2所述的高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其特征是，所述导向套在绝缘端盖中作轴向移动，调节第一钢球与导电接触块之间的初始间隙。

5.根据权利要求1所述的高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其特征是，所述定位条上设有10个V形槽，相邻两个V形槽的中心距离为20mm。

6.根据权利要求1所述的高硬度回转球面数控精密磨削中的实时检测装置，其特征是，所述调节套筒通过带有刻度环的调节螺母进行轴向移动调节，调节范围±10mm，调节套筒和调节螺母的螺距为1mm。

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